[发明专利]灼热丝温度自动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及电能表试验装置，尤其涉及灼热丝温度自动控制装置。

背景技术

灼热丝试验装置的作用是根据现实情况尽可能真实的模拟实际发生的效应来进行电工电子产品着火危险试验，其中灼热丝是一个固定规格的电阻丝环，试验时要用电加热到规定的温度。根据国家标准GB/T 5169.10-2006的要求：灼热丝加热到规定的温度后至少恒定60s时间（期间温度变化不超过5K），之后灼热丝才能接触试验样品。

目前国内市场中灼热丝试验装置中的温度控制部分多为手动控制，在实际操作过程中主要依赖实验人员的经验人工进行温度调节，整个装置的自动化性能比较差；有时甚至需要多次调解，费时费力。

发明内容

为了解决灼热丝试验装置试验过程中的灼热丝温度自动控制问题，本发明提供了一种灼热丝温度自动控制装置，该装置只需设置灼热丝试验所需求的温度值即可自动完成温度控制过程，操作简单，温度控制精度高；而且具有丰富的通讯接口，兼容性好、可移植性强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的灼热丝温度自动控制装置的控制系统采用分离控制方法：在温度控制的开始阶段，采用温度值和电流值作为反馈的双环PID控制策略（温度环是外环，电流环是内控，温度环的输出是电流环的输入），此时控制系统中的被控对象为灼热丝的温度值、执行元件为可控硅控制模块、测量元件为温度测量模块和电流测量模块；待温度值稳定后，标定此时的电流值，此后控制系统中不再以温度值作为反馈，控制系统采用电流值作为反馈的单环PID控制策略，此时控制系统中的被控对象为通过灼热丝的电流值、执行元件为可控硅控制模块、测量元件为电流测量模块。

下面对所述的技术方案进行详细阐述：所述的控制系统的采样时间为0.5s，在温度控制的开始阶段，首先设置所述的温度环和所述的电流环的PID参数，PID参数的设置方法为业内的基本常识，此处不做介绍。接下来设置控制策略的切换标志位flag_c的值为0，然后进行温度环PID控制策略和电流环PID控制策略的输出计算。温度环PID控制策略的计算公式为：

i = K_p × t(k) + K_i× Σt(j) (j=0,1…k) + K_d × [t(k) – t(k-1)]

式中t(k)为第k次测量时所述的温度测量模块所测量的温度值与上位机所设置的试验温度之差，i为温度环的输出，K_p、K_i和K_d分别为温度环PID控制策略的PID参数。

电流环PID控制策略的计算公式为：

u = K_p¹ × i(k) + K_i¹× Σi(j) (j=0,1…k) + K_d¹ × [i(k) – i(k-1)]

式中i(k)为第k次测量时所述的电流测量模块所测量的电流值与温度环的输出值i之差，u为电流环的输出，K_p¹、K_i¹和K_d¹分别为电流环PID控制策略的PID参数。

如果所述的温度测量模块测量的温度值和上位机设置的试验温度值之差的绝对值小于1，则控制策略标志位flag_c自加一次，否则flag_c的值置0；如果flag_c的值大于119，则控制策略切换为单环PID控制策略，并标定此时所述的电流测量模块所测量的电流值i₀，此时只进行电流环PID控制策略的输出计算，直到控制系统接收到停止信号为止，电流环PID控制策略（单环）的计算公式为：

u = K_p¹ × i(k) + K_i¹× Σi(j) (j=0,1…k) + K_d¹ × [i(k) – i(k-1)]

式中i(k)为第k次测量时所述的电流测量模块所测量的电流值与标定的电流值i₀之差，u为电流环的输出，K_p¹、K_i¹和K_d¹分别为电流环PID控制策略的PID参数。