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基于DSP技術(shù)的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制器的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-04-05 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

0 引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,人們對(duì)供電連續(xù)性、可靠性的要求越來(lái)越高,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052《供配電系統(tǒng)規(guī)范》規(guī)定,一級(jí)負(fù)荷與二級(jí)負(fù)荷要求由兩路供電,且對(duì)于一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷,除要求兩路外,還必須增設(shè)應(yīng)急,嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng),雙電源供電系統(tǒng)已經(jīng)成為重要場(chǎng)合必須配備的裝置。
通過(guò)對(duì)雙電源供電系統(tǒng)的市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),70%的故障出在,質(zhì)量的好壞直接影響到系統(tǒng)的性能。目前市場(chǎng)上的雙電源供電系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制,處理速度慢、精度低、實(shí)時(shí)性差;高性能主要依賴進(jìn)口,但國(guó)外供電標(biāo)準(zhǔn)、供電環(huán)境與國(guó)內(nèi)有差異,國(guó)外的雙電源系統(tǒng)不能最大程度地體現(xiàn)其優(yōu)越性能,價(jià)格昂貴,性價(jià)比低。
目前市場(chǎng)上的雙電源供電系統(tǒng)基本為兩進(jìn)線系統(tǒng),結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)常用電源和備用電路的控制。

1 控制器系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
方案采用TI公司的TMS320F2812芯片作為控制核心,通過(guò)信號(hào)采集和處理電路對(duì)常用和備用兩路電源的電壓及頻率狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)繼電器回路進(jìn)行兩路電源的切換,并將實(shí)時(shí)信息通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行顯示,該控制器還通過(guò)CAN總線、RS485總線實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程機(jī)的通訊,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,控制器系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179284.htm



2 信號(hào)調(diào)理電路的與仿真
信號(hào)調(diào)理電路主要完成信號(hào)采集和信號(hào)處理,包含信號(hào)采集電路、全波整流電路、二階有源低通濾波電路三個(gè)部分。其中信號(hào)采集電路將常用電源和備用電源的220V交流電壓為0~3V的交流信號(hào);全波整流電路對(duì)弱交流信號(hào)進(jìn)行全波整流,得到全波整流信號(hào);二階有源低通濾波電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的濾波,將基波在內(nèi)的高次諧波進(jìn)行濾除,得到全波信號(hào)的直流分量,通過(guò)直流分量與有效值的關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電壓的測(cè)量。
2.1 信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)
信號(hào)采集電路主要實(shí)現(xiàn)將常用電源和備用電源的220V交流電壓為弱電壓信號(hào),系統(tǒng)是采用電流型電壓互感器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的,交流電壓信號(hào)采集電路圖如圖3所示。


2.2 全波整流電路的設(shè)計(jì)
(1)全波整流電路的設(shè)計(jì)。全波整流電路由正半波整流電路和反相器構(gòu)成,如圖4所示。


其中由運(yùn)放器U1A、二極管D1、D2和電阻R1、R2構(gòu)成了正半波整流電路。當(dāng)輸入信號(hào)源Vin處于正半周時(shí),二極管D1導(dǎo)通,D2截止,運(yùn)算放大器U1A工作在閉環(huán)狀態(tài),則由電阻R3、R4、R5和運(yùn)放器U1C構(gòu)成的加法器輸出為:

令R1=R2=R3=R4=2R5,則總的輸出電壓為Vout=Vin,顯然當(dāng)Vin為負(fù)半周時(shí),二極管D1截止,D2導(dǎo)通,輸出Va=0=0,總輸出為Vout=-Vin,由以上分析可知Vout=|Vin|。
(2)全波整流電路的仿真。將圖5所示的電路在NiMultism 11環(huán)境中進(jìn)行仿真,其中Vin為50Hz、1Vpk的交流激勵(lì)信號(hào),接入虛擬示波器后,得出的仿真結(jié)果如圖5所示。圖中,Channel A波形為Vin的波形圖,Channel B波形為Vout的波形圖。


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