CPLD應(yīng)用航空1l5V/400Hz高頻鏈逆變電源

　　0 引言

　　航空配電系統(tǒng)所用l15V／400Hz電源一般是由直流逆變所得，主要供軍用飛機(jī)、雷達(dá)等設(shè)備使用。逆變電源中的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是，直流電通過(guò)逆變電路變換成高頻脈沖電壓，經(jīng)濾波電路形成正弦波。近來(lái)，高頻鏈逆變技術(shù)引起了人們?cè)絹?lái)越濃的研究興趣。高頻鏈逆變技術(shù)用高頻變壓器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)逆變器中笨重的工頻變壓器，大大減小了逆變器的體積和重量。高頻鏈逆變技術(shù)是由Mr.Espelage于1977年提出的，它與常規(guī)的逆變技術(shù)最大的不同在于利用高頻變壓器實(shí)現(xiàn)了輸入與輸出的電氣隔離，減小了變壓器的體積和重量。

　　傳統(tǒng)的高頻鏈逆變器由常規(guī)數(shù)字電路構(gòu)成，存在設(shè)計(jì)復(fù)雜、抗干擾能力差等缺點(diǎn)。為了解決該問(wèn)題，本文采用復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電路的設(shè)計(jì)。CPLD是在PAL、CAL的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的陣列型PLD，具有高密度、高速度的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)采用的是Altera公司MAX7000S系列的EPM7128SLC84-6可編程器件，該器件采用第二代多陣列矩陣結(jié)構(gòu)，工作電壓為5V，支持系統(tǒng)編程，工作頻率可達(dá)151．5 MHz，具有128個(gè)宏單元，每個(gè)宏單元中的可編程擴(kuò)展乘積項(xiàng)可達(dá)32個(gè)，具有可編程加密位，可對(duì)芯片內(nèi)的設(shè)計(jì)加密。

　　l 高頻鏈逆變電源主電路結(jié)構(gòu)

　　傳統(tǒng)帶隔離變壓器的逆變電源由高頻逆變器、整流器、PWM逆變器和輸出濾波器組成，需要3級(jí)功率變換，存在通態(tài)損耗高，且只能單相功率傳輸?shù)热秉c(diǎn)。

　　圖1所示為雙向電壓源高頻鏈逆變器的原理圖，該方案是目前實(shí)現(xiàn)雙向傳輸功率的常用方案。前級(jí)電路由全橋移相控制電路和高頻變壓器組成，后級(jí)電路采用周波變換的交交變頻器。高頻鏈逆變器采用直流一高頻交流一低頻交流的電路拓?fù)?，全橋移相控制電路通過(guò)軟開(kāi)關(guān)ZVS方式將直流電壓斬波成不含低頻成分的高頻脈沖，通過(guò)高頻變壓器送入周波變換器，后者通過(guò)PDM方式將高頻交流脈沖恢復(fù)為正弦脈寬調(diào)制波(SPWM)，經(jīng)過(guò)低通濾波器輸出光滑的正弦波信號(hào)。因?yàn)樵撃孀兤髦挥卸?jí)功率變換環(huán)節(jié)，并且可以做到兩級(jí)的軟開(kāi)關(guān)控制，開(kāi)關(guān)頻率很高(100kHz)，所以效率較高，體積較正弦脈寬脈位調(diào)制(SPWPM)方式的逆變器要小。