精密交流電源中的數(shù)字控制

作者：時間：2011-02-20 來源：網(wǎng)絡

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摘要：介紹了一個包含Intel 16位單片機的雙CPU高分辨率交流電源控制系統(tǒng)，并詳細闡述了其中采用的正弦信號數(shù)字合成技術(shù)及母線跟隨和分級控制方法。試驗表明電源輸出正弦波形的各項性能指標均有很高精度，能很好地滿足檢驗精度的要求。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/162425.htm

關(guān)鍵詞：程控電源；高分辨率；數(shù)字合成；雙CPU

Digital Control in High Resolution AC Power Supply

XU Yan-wen, LUB Zheng-yu, WANG You-sheng

Abstract:A high resolution AC power supply system controlled by dual-CPU(Intel 16)is presented.The digital synthesis, frequency conversion and phase shift of digital waveform is discussed in detail. The experiments show that the sinuous output has excellent precision and meet the needs of verification.

Keywords:Programmable power supply; High resolution; Digital synthesis; Dual-CPU

1 引言

電力系統(tǒng)中廣泛使用的各類變送器和控制繼電器，需要定期用更高等級的交流測試電源對其進行校驗。目前校驗用電源種類繁多，但大多采用線性電源，其體積大、效率低。而開關(guān)電源克服了傳統(tǒng)線性電源的這些缺點，使其在各類精密儀表、儀器中的應用前景看好。

國內(nèi)外高性能開關(guān)電源多采用半數(shù)字化智能控制，由單片機產(chǎn)生瞬時電壓（電流）反饋控制逆變器的基準正弦波信號，模擬電路實現(xiàn)主功率電路的閉環(huán)控制。正弦信號產(chǎn)生有多種方法，其中直接數(shù)字頻率合成（DDS）因頻率切換速度快、分辨率高、易于調(diào)節(jié)而得到廣泛應用。但是要實現(xiàn)高分辨率的頻率、相位、幅值調(diào)節(jié)必須提高CPU時鐘和增大存儲空間。本文將介紹以雙CPU為核心的控制系統(tǒng)，采用虛擬空間法和雙級D/A（數(shù)模轉(zhuǎn)換）輸出結(jié)構(gòu)，在有限的存儲空間和時鐘頻率下，產(chǎn)生高精度的多路可變頻、移相和調(diào)幅的參考波形。同時改善了傳統(tǒng)的直流母線參考電壓不變的控制方法，通過母線跟隨、分級控制，能夠使輸出級產(chǎn)生精度很高的三相電壓或電流波形。本系統(tǒng)既可獨立地作為標準信號源使用，也可應用于各類變送器的測試、校驗工作。

2 工作原理

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與基本工作原理描述

本交流電源主電路由整流、濾波、DC/DC變換、DC/AC變換等環(huán)節(jié)構(gòu)成。簡化結(jié)構(gòu)如圖1所示，其工作原理為：DC/DC級產(chǎn)生可控的直流母線電壓，為DC/AC級提供直流電壓；DC/AC級經(jīng)橋式電路以SPWM方式實現(xiàn)逆變，經(jīng)LC濾波輸出正弦電壓（或電流）。它采用雙環(huán)控制，由單片機產(chǎn)生的高精度AC電源基準信號，與反饋電壓比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)后產(chǎn)生電壓誤差信號，作為內(nèi)電流環(huán)的給定信號。再與濾波電感的電流信號比較產(chǎn) 生電流誤差信號，最后與三角波合成SPWM波。同時，根據(jù) DC/AC級輸出幅度，由單片機為 DC/DC級提供參考信號的協(xié) 調(diào) 控制，使 DC/AC級在小幅度輸出時能有較大的調(diào) 制比，以抑制輸出級的開關(guān) 紋波。為充分利用電壓傳感器的精度，通過不同量程間自動切換傳感器的采樣電阻，保證了電源在整個量程內(nèi) 的精度。