一种基于精准控制的电源控制柜系统及其运行方法与流程

本发明涉及电源控制，具体为一种基于精准控制的电源控制柜系统及其运行方法。

背景技术：

1、精确控制电气设备对提高生产效率和延长使用寿命至关重要，但是由于电气设备的运行参数具有动态性，无法精确地控制和调节操作的执行时间，从而影响了系统的效率和可靠性。因此。通过精准、可靠的程序编程，提高电气设备自动化控制的水平和效率，能够满足低成本、安全、准确的控制要求。

2、现有技术中国专利申请cn109031987a仅仅通过实时采集高频精准稳压器类电源的电流在设定时间内的电压差值以及频率稳定度判断高频精准稳压器类电源是否处于稳定状态，但是由于电气设备的运行参数具有动态性，导致对高频精准稳压器类电源的判断存在很大的局限性。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于精准控制的电源控制柜系统及其运行方法，具备低成本、安全、准确等优点，解决了无法精确地控制和调节操作的执行时间的问题。

3、（二）技术方案

4、为解决上述无法精确地控制和调节操作的执行时间的技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、s1、开机后首先对电源控制柜进行故障自检；

6、s2、故障自检结果为正常后，进行电源控制柜初始化；

7、s3、电源控制柜初始化后，启动电源控制柜并通过i/o外设对电源控制柜输入控制信号并结合设定约束函数对电源控制柜进行控制；

8、s4、通过设定电源控制柜运行时的各项参数，并实时监测电源控制柜运行时的各项参数，当发现电源控制柜运行参数超出设定参数时进行报警处理。

9、优选地，所述开机后首先对电源控制柜进行故障自检包括：

10、s11、通过整流?？槎缘缭纯刂乒窨钡牡缌鹘械髡图嗫?；

11、s12、通过滤波?？槎缘缭纯刂乒窨钡牡缪菇械髡图嗫?。

12、优选地，所述通过整流?？槎缘缭纯刂乒窨钡牡缌鹘械髡图嗫匕ǎ?/p>

13、设定电源控制柜的整流?？榭刂频ピ蒼个二极管构成，由于二极管的单向导电性，n个二极管会依次导通，并将电流导入正确的电路；

14、整流?？榈募嗖獾ピ崾凳奔嗫氐缌魍ü髂？槭钡牡缤巢ㄇ榭?；

15、由于整流后输出的电压会产生周期性的波动，基于监测单元会实时监控电流通过整流?？槭钡牡缤巢ㄇ榭?，计算整流后输出的平均电压值为：

16、

17、其中，u1为电压的额定值，ud为电压的平均值，ωt为电网谐波中的横坐标；

18、设定r为整流后输出所接的负载电阻，则整流?？槭涑龅闹绷鞯缌魑?/p>

19、；

20、设定电源控制柜开始时的平均电压阈值，当计算整流后输出的平均电压值超过或低于电源控制柜的设定平均电压阈值时，上报电源控制柜存在故障。

21、优选地，所述通过滤波?？槎缘缭纯刂乒窨钡牡缪菇械髡图嗫匕ǎ?/p>

22、安装一个滤波电容与负载电阻并联，降低整流后的直流电压波动情况；

23、由于滤波电容的时间常数为负载电阻r与滤波电容cd之间的乘积，设定时间常数为8倍整流后输出电压的周期；

24、

25、

26、其中，w为整流后输出电压的周期，cd为滤波电容；

27、设定直流电压波动阈值，当滤波?？槎缘缭纯刂乒窨钡牡缪菇械髡?，直流电压波动情况超过或低于直流电压波动阈值，上报电源控制柜存在故障。

28、优选地，所述进行电源控制柜初始化包括：时钟初始化，i/o接口初始化、采样?？槌跏蓟?、i/o外设初始化；

29、所述时钟初始化包括：

30、cpu通过同步时钟的方式与i/o接口、采样?？橐约癷/o外设进行同步，同时在电源控制柜运行期间，对电源控制柜运行过程进行周期划分；

31、cpu对电源控制柜运行过程进行周期划分包括：取指周期、执行周期以及中断周期；

32、所述采样?？槌跏蓟ǎ?/p>

33、当cpu进行同步时钟时，接收cpu的同步时钟，并对电源控制柜的电压、电流以及温度等因素进行实时采样，并将实时采样的数据传输至cpu，通过cpu进行比较分析；

34、所述i/o接口初始化包括：

35、由cpu传输的同步时钟信号进行激活，并通过总线实现cpu与外设以及各个?？橹涞耐ㄐ?；

36、所述i/o外设初始化包括：

37、通过cpu传输的同步时钟信号由i/o接口进行激活，并开始运行，用户可通过i/o外设向电源控制柜输入控制信息。

38、优选地，所述电源控制柜初始化后，启动电源控制柜并通过i/o外设对电源控制柜输入控制信号并结合设定约束函数对电源控制柜进行控制包括：

39、s31、用户通过i/o外设输入各项控制数据；

40、s32、i/o接口会将接收到的来自i/o外设控制数据按时间和控制数据类型进行排序；

41、所述控制数据类型包括普通控制数据和紧急控制数据；

42、普通控制数据在到达i/o时，i/o会基于输入时间进行排序，紧急控制数据在到达i/o时，i/o会将紧急控制数据放入排序队列首位；

43、s33、cpu会基于划分的周期对排序后的各项控制数据进行调用并处理；

44、s331、cpu会循环的执行取指周期、执行周期以及中断周期三个过程；

45、当cpu处在取指周期时，cpu会取出排序队列首位的一条控制数据并进行分析解码；

46、分析解码后，cpu进入执行周期，按照解码结果产生相应的控制信号，并通过i/o接口将控制信号传输至控制?？?，由控制?？楦菘刂菩藕哦缘缭纯刂乒窠锌刂?；

47、控制?？榻邮盏娇刂菩藕藕?，会反馈控制信息给cpu，cpu在收到反馈控制信号后，会结束执行周期，进入中断周期；

48、cpu进入中断周期后，会检测当前排序队列中是否存在紧急控制数据，当检测到存在紧急控制数据，则执行紧急控制数据；当检测到不存在紧急控制数据，则结束中断周期，进入下一个取指周期；

49、所述设定约束函数对电源控制柜进行控制包括设定约束函数，计算公式为：

50、

51、其中，ft表示控制目标t的约束函数，e(t)表示函数在约束中的适应度，t表示控制目标；

52、将控制中的温度输出值与期望值的最小差值作为控制目标，以此建立控制目标函数，计算公式为：

53、

54、其中，fmin表示控制中的温度输出值与期望值的最小差值；

55、根据控制中的温度输出值与期望值的最小差值对电源控制柜进行控制；

56、在对电源控制柜进行控制前对输入的温度子集进行模糊化处理；

57、设定输入子集的温度基本阈值为[-a,+a],基于实时测量的电源控制柜温度变化情况量化阈值的偏差阈值为m；

58、m=q测-q设

59、其中，q测表示电源控制柜实时测量的温度，q设表示电源控制柜实时设定的温度；

60、进一步，根据温度变化时的电流环控制值变化情况，通过最大隶属度函数，对电流环控制值进行模糊化，使电流环控制值成为具体定制，计算公式为：

61、

62、其中，vkp表示温度输入子集模糊化处理后的数据，nb表示最大隶属度函数决策值，pb表示模糊控制量，λr表示为电源控制柜的第r个位置闭环的电流环控制值；

63、通过将对温度的控制转化为对电源控制柜中各节点电流进行控制；

64、按照计算结果，对电源控制柜进行温度调节，对输入数据进行位置闭环控制，其控制计算公式为：

65、

66、其中，s表示电源控制柜的位置闭环设定电流环控制值，md表示电源控制柜中d区域位置闭环的控制系数，ηq表示cpu发送的给定位置闭环q的控制值，ηw表示电源控制柜的给定位置闭环w的反馈值，mdi表示i时刻电源控制柜中d区域位置闭环的积分系数，η表示电源控制柜的给定位置闭环q的误差值；

67、通过p控制法对电流环进行控制，电流环控制计算公式为：

68、

69、其中，ms表示增益系数，xj表示电源控制柜的电流环控制值，sg表示电源控制柜给定位置闭环g的设定电流环控制值，sh表示电源控制柜反馈位置闭环h的电流环控制值。

70、优选地，所述通过设定电源控制柜运行时的各项参数，并实时监测电源控制柜运行时的各项参数，当发现电源控制柜运行参数超出设定参数时进行报警处理包括：

71、通过采样?？槎缘缭纯刂乒竦牡缪?、电流以及温度等因素实时采样的各项参数与设定电源控制柜运行时的各项参数进行比较，判断电源控制柜是否存在隐患；

72、cpu进行比较分析后，当检测到存在电源控制柜运行参数超出设定参数范围10%，cpu会产生报警信号至报警?？?，由报警?？榻斜ň?；

73、当检测到存在电源控制柜运行参数超出设定参数范围20%，cpu会产生报警信号至报警?？?，同时产生紧急控制信号至中断?？?，由中断?？橹卸系缭纯刂乒裨诵?。

74、本实施例还公开一种基于精准控制的电源控制柜系统，具体包括：cpu、控制?？?、采样?？?、报警?？?、i/o接口、i/o外设、中断?？?、整流?？橐约奥瞬？?；

75、所述cpu用于分析并处理控制数据以及实时收集的采样数据并产生对应的控制信号；

76、所述采样?？橛糜诙缘缭纯刂乒竦牡缪?、电流以及温度等因素进行实时采样，并将实时采样的数据传输至cpu；

77、所述报警?？橛糜诮邮湛刂菩藕挪⒔斜ň?；

78、所述i/o接口用于通过总线实现cpu与外设以及各个?？橹涞耐ㄐ?；

79、所述i/o外设用于输入个类型的控制数据；

80、所述中断?？橛糜诮邮湛刂菩藕挪⒍缘缭纯刂乒窠泄鼗?；

81、所述整流?？橛糜诙缘缭纯刂乒窨钡牡缌鹘械髡图嗫?；

82、所述滤波?？橛糜诙缘缭纯刂乒窨钡牡缪菇械髡图嗫?。

83、（三）有益效果

84、与现有技术相比，本发明提供了一种基于精准控制的电源控制柜系统及其运行方法，具备以下有益效果：

85、1、本发明通过整流和滤波的方式在开机时对电源控制柜进行自检，自检过程中通过实时监测电源控制柜电压以及电流波动情况，并基于监测到的波动情况对电源控制柜进行处理，提高了电源控制柜的安全性。

86、2、本发明通过对电源控制柜各个?？榻谐跏蓟僮?，通过时钟同步的方式保证各个?？榈氖奔湫藕磐?，提高了电源控制柜的安全性的同步性。

87、3、本发明通过i/o外设输入指令以及实时收集电源控制柜数据信息的方式对电源控制柜进行精准控制，提高了电源控制柜的准确性。