本文介紹的基於(yu) DSP的大功率高頻開關(guan) 電源,充分發揮了DSP強大功能,可以對開關(guan) 電源進行多方麵控製,並且能夠簡化器件,降低成本,減少功耗,提高設備的可靠性。
1、電源的總體(ti) 方案
本文所設計的開關(guan) 電源的基本組成原理框圖如圖1所示,主要由功率主電路、DSP控製回路以及其它輔助電路組成。
開關(guan) 電源的主要優(you) 點在“高頻”上。通常濾波電感、電容和變壓器在電源裝置的體(ti) 積和重量中占很大比例。從(cong) “電路”和“電機學”的有關(guan) 知識可知,提高開關(guan) 頻率可以減小濾波器的參數,並使變壓器小型化,從(cong) 而有效地降低電源裝置的體(ti) 積和重量。以帶有鐵芯的變壓器為(wei) 例,分析如下:
圖1 係統組成框圖
2、係統的硬件設計
本電源功率主回路采用“AC-DC-AC—DC”變換的結構,主要由輸入電網EMI濾波器、輸人整流濾波電路、高頻逆變電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路等幾部分組成,如圖2所示。
其基本工作原理是:交流輸入電壓經EMI濾波、整流濾波後得到直流電壓,通過高頻逆變器將直流電壓變換成高頻交流電壓,再經高頻變壓器隔離變換,輸出所需的高頻交流電壓,最後經過輸出整流濾波電路,將高頻變壓器輸出的高頻交流電壓整流濾波後得到所需要的高質量、高品質的直流電壓。如圖3所示為(wei) 交流輸入電壓到最後輸出所需直流電壓的各環節電壓波形變換流程。
圖2 功率主電路原理圖
3、係統的軟件實現
為(wei) 了構建DSP控製器軟件框架,使程序易於(yu) 編寫(xie) 、查錯、測試、維護、修改、更新和擴充,在軟件設計中采用了模塊化設計,將整個(ge) 軟件劃分為(wei) 初始化模塊、ADC信號采集模塊、PID運算處理模塊、PWM波生成模塊、液晶顯示模塊以及按鍵掃描模塊。各模塊問的流程如圖3所示。
圖3 軟件模塊流程圖
主要技術指標如下:輸入電壓:三相AC380V±5%;輸出電壓:DC220V±2%;輸出電流:50A;額定功率:11kW.
所得試驗樣機額定負載時的輸出波形如圖4(a)所示。由圖4(a)實際讀數可知,輸出電壓從(cong) 0上升到220V的響應時間為(wei) 1s左右,電源係統具有較快的響應速度。同時,由圖4(b)中的電壓波形局部放大圖可見,輸出電壓為(wei) 220V時,電壓波動在2V左右,其最大電壓波動小於(yu) 1%.
圖4 樣機額定負責的輸出波形
4、結論
本文介紹的基於(yu) DSP的大功率高頻開關(guan) 電源,充分發揮了DSP強大功能,可以對開關(guan) 電源進行多方麵控製,並且能夠簡化器件,降低成本,減少功耗,提高設備的可靠性。試驗數據表明指標滿足設計要求,本電源均能夠保持良好的輸出性能。