CN114884327B - 基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法、装置及设备 - Google Patents
基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法、装置及设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法、装置及设备,所述方法包括:按照预设频率获取电源系统在恒流输出状态下的实时电流集合;基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合;基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合;基于PID增量公式根据所述第二误差值得到增量值;根据所述预设频率和所述增量值得到目标占空比;将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出。通过基于巴特沃斯滤波器进行占空比调节,使得电源系统的恒流输出稳定和适应性强;解决了现有技术中电源系统通过模拟电路直接控制导致恒流输出效果不佳、输出过程不够稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池控制技术领域,尤其涉及基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法、装置及设备。
背景技术
随着充电技术的飞速发展,对电源系统向设备供电的要求也越来越高。不同的充电协议对电源有着不同的要求,对于某些充电要求中,需要电源系统实现恒流输出。
目前电源系统实现恒流输出电流主要通过模拟电路直接控制,而这种方式存在实现效果不佳、不够稳定等问题。
因此,需要提供一种实现恒流输出稳定并且自适应调节过程简单的占空比自适应方法来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法。解决了现有技术中电源系统通过模拟电路直接控制导致恒流输出效果不佳、输出过程不够稳定的问题。
本发明的技术效果通过如下实现的:
一种基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法,所述方法包括:
按照预设频率获取电源系统在恒流输出状态下的实时电流集合;
基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合;
基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合;
基于PID增量公式根据所述第二误差值得到增量值;
根据所述预设频率和所述增量值得到目标占空比;
将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出。通过基于巴特沃斯滤波器得到增量值,再基于实时电流的采集频率和增量值得到目标占空比,并基于目标占空比对电源系统中电路的开关进行占空比调节,使得电源系统的恒流输出稳定,并且适应性强,解决了现有技术中电源系统通过模拟电路直接控制导致恒流输出效果不佳、输出过程不够稳定的问题。
进一步地,所述基于预设电流根据所述实时电流得到第一误差值,包括:
获取电源系统的预设电流;
将所述实时电流集合中各实时电流分别和所述预设电流作差得到第一误差值集合。
进一步地,基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合,包括:
将所述第一误差值集合经过离散化处理得到目标离散值集合;
根据所述目标离散值集合经过二阶的巴特沃斯滤波器处理得到第二误差值集合。
进一步地,基于预设频率根据所述增量值得到目标占空比,包括:
根据所述预设频率得到所述预设频率对应的预设周期;
将所述目标增量值和所述预设周期作乘积得到目标占空比。
进一步地,当所述第一误差值大于零时,基于预设频率根据所述增量值得到的目标占空比降低;当所述第一误差值小于零时,基于预设频率根据所述增量值得到的目标占空比升高。
进一步地,将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出,包括:
当目标占空比降低时,所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关以减少电路的开关导通时间,降低电源系统的输出电流值以实现电源系统的恒流输出;
当目标占空比升高时,所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关以增加电路的开关导通时间,提高电源系统的输出电流值以实现电源系统的恒流输出。当采集到的电源系统输出端的实时电流大于预设电流时,则经过巴特沃斯滤波器处理和PID增量公式计算后得到的目标占空比相对于电路中开关当前的占空比减小,将目标占空比输出到开关中,使得相应的开关导通时间变短,从而使得输出电流下降至接近预设电流值,从而实现恒流输出;当采集到的电源系统输出端的实时电流小于预设电流时,则经过巴特沃斯滤波器处理和PID增量公式计算后得到的目标占空比相对于电路中开关当前的占空比增大,将目标占空比输出到开关中,使得相应的开关导通时间变长,从而使得输出电流上升至接近预设电流值,从而实现恒流输出。
另外,还提供一种基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应装置,所述装置包括:
实时电流获取模块:用于按照预设频率获取电源系统在恒流输出状态下的实时电流集合;
第一误差值集合得到模块:用于基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合;
第二误差值集合得到模块:用于基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合;
增量值得到模块:用于基于PID增量公式根据所述第二误差值得到增量值;
占空比得到模块:用于根据所述预设频率和所述增量值得到目标占空比;将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出。
进一步地,所述第二误差得到模块包括:
离散处理模块:用于将所述第一误差值集合经过离散化处理得到目标离散值集合;
低通滤波处理模块:用于根据所述目标离散值集合经过二阶的巴特沃斯滤波器处理得到第二误差值集合。
另外,还提供一种设备,其特征在于,所述设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法。
如上所述,本发明具有如下有益效果:
1)通过基于巴特沃斯滤波器得到增量值,再基于实时电流的采集频率和增量值得到目标占空比,并基于目标占空比对电源系统中电路的开关进行占空比调节,使得电源系统的恒流输出稳定,并且适应性强,解决了现有技术中电源系统通过模拟电路直接控制导致恒流输出效果不佳、输出过程不够稳定的问题。
2)当采集到的电源系统输出端的实时电流大于预设电流时,则经过巴特沃斯滤波器处理和PID增量公式计算后得到的目标占空比相对于电路中开关当前的占空比减小,将目标占空比输出到开关中,使得相应的开关导通时间变短,从而使得输出电流下降至接近预设电流值,从而实现恒流输出。
3)当采集到的电源系统输出端的实时电流小于预设电流时,则经过巴特沃斯滤波器处理和PID增量公式计算后得到的目标占空比相对于电路中开关当前的占空比增大,将目标占空比输出到开关中,使得相应的开关导通时间变长,从而使得输出电流上升至接近预设电流值,从而实现恒流输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还能够根据这些附图获得其它附图。
图1为本说明书实施例提供的一种基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法的流程图;
图2为本说明书实施例提供的一种基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应装置的组成框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1:
如图1所示,本说明书实施例提供了一种基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法,所述方法包括:
S100:按照预设频率获取电源系统在恒流输出状态下的实时电流集合;
本实施例中,针对电源系统建立基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应装置,占空比自适应装置包括采集模块,采集模块按照预设频率对工作在恒流输出状态的电源系统的输出实时电流进行采集,预设频率为本领域技术人员设定的一个常量。
具体地,预设频率为在预设采集时间段内的采集次数,在预设采集时间段内采集到的电源系统输出的电流集合为实时电流集合,实时电流集合中采集到的实时电流的个数为预设频率。
S200:基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合;
一种具体的实施方式中,步骤S200基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合,包括:
获取电源系统的预设电流;
将所述实时电流集合中各实时电流分别和所述预设电流作差得到第一误差值集合。
S300:基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合;
一种具体的实施方式中,步骤S300基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合,包括:
将所述第一误差值集合经过离散化处理得到目标离散值集合;
根据所述目标离散值集合经过二阶的巴特沃斯滤波器处理得到第二误差值集合。
具体地,对第一误差值集合经过离散化处理,即通过将第一误差值集合中的数据在不改变数据相对大小的条件下,对数据进行相应的缩小,从而得到目标离散值集合。
具体地,目标离散值集合对应的曲线经过二阶的巴特沃斯滤波器处理后,通频带内的频率响应曲线最大限度平坦,没有起伏,而在阻频带则逐渐下降为零。
S400:基于PID增量公式根据所述第二误差值得到增量值;
通过基于巴特沃斯滤波器得到增量值,再基于实时电流的采集频率和增量值得到目标占空比,并基于目标占空比对电源系统中电路的开关进行占空比调节,使得电源系统的恒流输出稳定,并且适应性强,解决了现有技术中电源系统通过模拟电路直接控制导致恒流输出效果不佳、输出过程不够稳定的问题。
S500:根据所述预设频率和所述增量值得到目标占空比;
一种具体的实施方式中,步骤S500基于预设频率根据所述增量值得到目标占空比,包括:
根据所述预设频率得到所述预设频率对应的预设周期;
将所述目标增量值和所述预设周期作乘积得到目标占空比。
S600:将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出。
具体地,当所述第一误差值大于零时,基于预设频率根据所述增量值得到的目标占空比降低;当所述第一误差值小于零时,基于预设频率根据所述增量值得到的目标占空比升高。
一种具体的实施方式中,步骤S600将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出,包括:
当目标占空比降低时,所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关以减少电路的开关导通时间,降低电源系统的输出电流值以实现电源系统的恒流输出;
当目标占空比升高时,所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关以增加电路的开关导通时间,提高电源系统的输出电流值以实现电源系统的恒流输出。
当采集到的电源系统输出端的实时电流大于预设电流时,则经过巴特沃斯滤波器处理和PID增量公式计算后得到的目标占空比相对于电路中开关当前的占空比减小,将目标占空比输出到开关中,使得相应的开关导通时间变短,从而使得输出电流下降至接近预设电流值,从而实现恒流输出;
当采集到的电源系统输出端的实时电流小于预设电流时,则经过巴特沃斯滤波器处理和PID增量公式计算后得到的目标占空比相对于电路中开关当前的占空比增大,将目标占空比输出到开关中,使得相应的开关导通时间变长,从而使得输出电流上升至接近预设电流值,从而实现恒流输出。
举例说明如下:
设定电流参考值,采集电源系统输出端的电流,将按照预设频率采集到的电源系统输出端的实时电流集合中的数据与电流参考值一一做对比形成第一误差值集合,将第一误差值集合记录为n;
将输出端电流的第一误差值集合采样离散化后经过二阶的巴特沃斯滤波器处理计算得到第二误差值集合,将第二误差值集合记录为y(n);
其中,二阶的巴特沃斯滤波器的公式如下:
B=(b0+b1+b2)
A=(a0+a1+a2)
y(n)=[b0u(n)+b1u(n-1)+b2u(n-2)]-[a0j(n)+a1j(n-1)+a2j(n-2)]
将第二误差值经过PID增量公式计算得出D值,即增量值;
其中,PID增量公式如下:
D=Kp{e[y(n)]-e[y(n)-1]}+Kie[y(n)]+Kd{e[y(n)]-2e[y(n)-1]+e[y(n)-2]}
将D值经过处理后得到占空比M;
具体地,根据预设频率f得到预设周期T,再根据预设周期T和D值作乘积得到占空比M。
M=DT
再将占空比输出到电路中实现恒流输出。其中,二阶的巴特沃斯滤波器和PID增量公式为现有技术,公式中涉及到的相关参数本申请将不再赘述。
具体地,上述恒流输出的调控方式包括一下两种情况:
第一种:电流下降调控方式
如果输出端的电流大于电流参考值,则第一误差值集合n对应的各采集电流值大于0;
将输出端电流的第一误差值采样离散化后经过二阶的巴特沃斯滤波器处理计算得到第二误差值,将第二误差值记录为y(n);将第二误差值经过PID增量公式计算得出D值;将D值经过处理后得到占空比M;
得到的占空比M相对于电源系统当前的占空比降低,将占空比M输出到D电源系统的电路的开关中,使得相应的开关导通时间变短,从而使得电流下降至接近设定的电流值,从而实现恒流输出。
第一种:电流上升调控方式
如果输出端的电流小于电流参考值,则第一误差值集合n对应的各采集电流值小于0;
将输出端电流的第一误差值采样离散化后经过二阶的巴特沃斯滤波器处理计算得到第二误差值,将第二误差值记录为y(n);将第二误差值经过PID增量公式计算得出D值;将D值经过处理后得到占空比M;
得到的占空比M相对于电源系统当前的占空比增加,将占空比M输出到D电源系统的电路的开关中,使得相应的开关导通时间变长,从而使得电流上升至接近设定的电流值,从而实现恒流输出。
如图2所示,本说明书实施例提供了一种基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应装置,其特征在于,所述装置包括:
实时电流获取模块701:用于按照预设频率获取电源系统在恒流输出状态下的实时电流集合;
第一误差值集合得到模块702:用于基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合;
第二误差值集合得到模块703:用于基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合;
增量值得到模块704:用于基于PID增量公式根据所述第二误差值得到增量值;
占空比得到模块705:用于根据所述预设频率和所述增量值得到目标占空比;将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出。
优选地,所述第二误差得到模块包括:
离散处理模块:用于将所述第一误差值集合经过离散化处理得到目标离散值集合;
低通滤波处理模块:用于根据所述目标离散值集合经过二阶的巴特沃斯滤波器处理得到第二误差值集合。
本说明书实施例提供了一种设备,其特征在于,所述设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述,然而本发明并非局限于这里所描述的实施例,在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
在不冲突的情况下,本文中上述实施例及实施例中的特征能够相互结合。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法,其特征在于,所述方法包括:
按照预设频率获取电源系统在恒流输出状态下的实时电流集合;
基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合;
基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合;
基于PID增量公式根据所述第二误差值集合得到增量值;
根据所述预设频率和所述增量值得到目标占空比;
将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出。
2.根据权利要求1所述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法,其特征在于,所述基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合,包括:
获取电源系统的预设电流;
将所述实时电流集合中各实时电流分别和所述预设电流作差得到第一误差值集合。
3.根据权利要求1所述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法,其特征在于,基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合,包括:
将所述第一误差值集合经过离散化处理得到目标离散值集合;
根据所述目标离散值集合经过二阶的巴特沃斯滤波器处理得到第二误差值集合。
4.根据权利要求1所述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法,其特征在于,基于预设频率根据所述增量值得到目标占空比,包括:
根据所述预设频率得到所述预设频率对应的预设周期;
将所述增量值和所述预设周期作乘积得到目标占空比。
5.根据权利要求1所述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法,其特征在于,当所述第一误差值大于零时,基于预设频率根据所述增量值得到的目标占空比降低;当所述第一误差值小于零时,基于预设频率根据所述增量值得到的目标占空比升高。
6.根据权利要求5所述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法,其特征在于,将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出,包括:
当目标占空比降低时,所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关以减少电路的开关导通时间,降低电源系统的输出电流值以实现电源系统的恒流输出;
当目标占空比升高时,所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关以增加电路的开关导通时间,提高电源系统的输出电流值以实现电源系统的恒流输出。
7.一种基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应装置,其特征在于,所述装置包括:
实时电流获取模块:用于按照预设频率获取电源系统在恒流输出状态下的实时电流集合;
第一误差值集合得到模块:用于基于预设电流根据所述实时电流集合得到第一误差值集合;
第二误差值集合得到模块:用于基于二阶的巴特沃斯滤波器根据所述第一误差值集合得到第二误差值集合;
增量值得到模块:用于基于PID增量公式根据所述第二误差值集合得到增量值;
占空比得到模块:用于根据所述预设频率和所述增量值得到目标占空比;将所述目标占空比输出至电源系统中电路的开关,以实现电源系统的恒流输出。
8.根据权利要求7所述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应装置,其特征在于,所述第二误差值集合得到模块包括:
离散处理模块:用于将所述第一误差值集合经过离散化处理得到目标离散值集合;
低通滤波处理模块:用于根据所述目标离散值集合经过二阶的巴特沃斯滤波器处理得到第二误差值集合。
9.一种应用于基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法的设备,其特征在于,所述设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集,所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至6任一所述的基于巴特沃斯滤波器的占空比自适应方法。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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