儲能電感的選取，可根據：

　　設計過程中，設置紋波電流△iL=O．4 A，計算得到L數量級為l mH，實際調試后取電感為0．79 mH。[next]

　　4 軟件設計

　　選擇CPLD和51系列單片機組合設定數字控制和輸出電壓步進。用單片機控制整個系統。軟件設計除設定初始電壓值，還包含PID算法程序，以及調整PWM占空比。可編程邏輯器件CPLD可直接生成PWM波控制開關管驅動器。

　　4．1 PWM波產生

　　PWM波的產生采用Verilog HDL硬件描述語言在CPLD中實現。信號頻率設定為40 kHz，采用DDS方式步進頻率可精確至1 Hz。使用QuartusⅡ自帶的工具生成PLL器件，將外界晶體振蕩器輸入的頻率倍頻至100 MHz。由DDS公式，可得：

　　式中：k為累加系數；Fin為輸入頻率；n為計數器位數。

　　當鍵盤鍵入所需電壓U0，單片機內轉化為占空比DY=1一(Ui／U0)。累加器開始累加時輸出高電平，當DY達到計數值時變為低電平，最終可得精確頻率下占空比可調的PWM控制信號。

　　4．2 PI控制算法

?為通過反饋調節控制信號實現穩壓，系統軟件設計中加入了PID控制算法，即單片機中將給定電壓值與采樣反饋電壓值比較，利用偏差的比例、積分、微分線性組合調整PWM信號的占空比，進而達到穩壓。常用的PID算法形式為：

式中：KP、Ki、Kd分別為比例系數、積分系數、微分系數；e(k)為偏差；u(k)為所需控制信號的調整值。

　　該系統設計選擇PI算法(PID算法的一種簡單形式)，即令Kd為零，只考慮比例系數和積分系數。因此，系統穩壓控制的優劣取決于參數Kp、Ki。Kp 越大，系統反應越靈敏，但Kp偏大會導致輸出振蕩大，調節時間延長，所以應謹慎選擇。積分系數的運用可以消除系統的穩態誤差，提高系統的控制精度。PI算法流程如圖3所示。圖3中引入了積分分離式算法，減少積分校正對控制系統動態性能的影響。即在控制開始階段或電壓值大幅度變化時，取消積分校正；而當實際電壓值與設定值的誤差小于一定值時，恢復積分校正作用。積分分離式算法既保持積分作用，又減小超調量，改善控制系統的性能。經實驗確定，可實現穩壓功能。

　　4．3 仿真驗證

　　Simulink是MATLAB提供的實現動態系統建模仿真的一個軟件包。采用powersystem庫模型，將系統設計的仿真電路連接如圖4所示。脈沖產生器產生固定頻率和占空比方波，控制MOS開關管。電流和電壓測量器將模擬的電流和電壓量化送至示波器。仿真中器件參數根據實際設計選取：輸入電壓為 18 V，開關管的控制脈沖(PWM波)頻率為40 kHz，占空比60％，電容取2 200μF，電感為1 mH，電阻為18 Ω。得到的電流電壓波形圖如5所示。通過仿真可看出，在不考慮損耗時電壓可以升36 V以上，電流也可以達到2．4A；在實際電路中因存在損耗，通過調整占空比達到了輸出電壓30～36 V步進調整．最大輸出電流2 A。

　　5 結語

　　利用Boost電路實現了系統設計的升壓轉換，采用CPLD和單片機完成數字控制，軟件編程得到PWM信號，通過調整占空比實現輸出電壓數字調節。而運用PI算法則是本系統設計的亮點，完美實現了寬輸入，穩壓輸出。