基于DSP的中頻電源的研究
周堅(jiān)侯
【摘要】：目前400Hz中頻電源被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、艦船車輛等對(duì)電源性能要求嚴(yán)格的領(lǐng)域,在要求提供失真度小、穩(wěn)定、純正的正弦波的同時(shí),還要具有系統(tǒng)緊湊、控制靈活、定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)上大都采用模擬器件控制的方法,由于模擬器件的溫漂性容易造成系統(tǒng)性能不穩(wěn)定以及存在控制電路元件多,系統(tǒng)復(fù)雜,靈活性差等缺點(diǎn)。本文系統(tǒng)地研究了一種數(shù)字化中頻逆變電源來克服模擬器件本身的缺陷,控制芯片采用TMS320LF2407A來實(shí)現(xiàn)。本文從理論上建立電源電路的連續(xù)空間和離散空間的數(shù)學(xué)模型,并提出了采用雙極性SPWM調(diào)制正弦波,由于要達(dá)到高性能電源所要求的波形輸出質(zhì)量的要求,系統(tǒng)采取了數(shù)字PID控制和重復(fù)控制相結(jié)合的算法來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制來提高輸出電壓穩(wěn)定度以及波形質(zhì)量,給出了各自的算法模型以及實(shí)現(xiàn)方式。在當(dāng)今的電子電路設(shè)計(jì)中,在搭建系統(tǒng)之前通常會(huì)采用軟件來仿真硬件實(shí)現(xiàn)的過程并以此來校正系統(tǒng)參數(shù)以及電路正確與否。本文也介紹了當(dāng)前較常用的幾種電子電路仿真軟件,并使用其中的一種MATLAB,通過對(duì)其中Simpower庫的調(diào)用仿真出真實(shí)的電路模型,對(duì)系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)模型做了動(dòng)態(tài)的仿真過程和仿真結(jié)果的分析。本文給出了實(shí)際電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和具體硬件的實(shí)現(xiàn),通過理論計(jì)算選取了所需要電路各元器件的型號(hào),LC低通濾波器的參數(shù)等。系統(tǒng)的硬件圖采用protelDXP繪制,繪制出主逆變電路以及保護(hù)電路,采用了LEM模塊來檢測(cè)電壓和電流,實(shí)現(xiàn)了電流電壓檢測(cè)電路。為了達(dá)到數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn),對(duì)DSP控制為核心的*小控制系統(tǒng)給出了總體電路設(shè)計(jì),繪制了控制器的芯片引腳以及晶體振蕩電路,JATG調(diào)試電路,復(fù)位電路以及外圍存儲(chǔ)芯片等。在軟件實(shí)現(xiàn)部分,本文對(duì)TI的CCS編譯環(huán)境進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹,并詳細(xì)給出了主程序的流程以及各個(gè)中斷的時(shí)序,在CCS編譯環(huán)境下編寫出了在DSP上的SPWM脈沖調(diào)制程序以及各個(gè)中斷子程序的實(shí)現(xiàn)。由于EMC設(shè)計(jì)在當(dāng)今電源設(shè)計(jì)中的重要性,因此文章特意介紹了中頻電源的EMC設(shè)計(jì)方面,具體分析了本電源系統(tǒng)電磁干擾產(chǎn)生的原因,提出了中頻電源的干擾源以及差模干擾和共模干擾,然后指出了在PCB制板過程中需要注意的準(zhǔn)則以及軟件的設(shè)計(jì)來抑制和防止電磁干擾。