基于DSP计算机智能电源设计
基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析
基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析
DSP 技术芯片的出现极大的改善了开关电源的研发和设计思路,也为工程师的研发工作提供了诸多便利。
在今明两天的方案分享中,我们将会为大家分
享一种基于DSP 技术的三相逆变电源设计方案。
在今天的分享中,我们首先就这一三相逆变电源的SPWM 调制原理进行简要介绍和分析。
在本方案所设计的这一基于DSP 技术而研制的逆变器电路中,核心部分主要采用的是美国TI 公司生产的TMS320LF2407A DSP 芯片。
在确定了DSP 技术芯片的核心控制理念后,接下来我们就能够根据数字控制思想构建通用的变
换器系统平台。
此变换器平台硬件上具有通用性,不仅适用于500W 的三相逆
变电源,对于输出性能有不同要求的逆变器,只需对软件进行修改即可满足要求。
本方案的设计指标为输入电压220V(AC),输出电压110V(AC),频率
50Hz,输出功率500W,输出电流4.5A,输出总谐波因数(THD)2%。
系统原理图如下图图1 所示。
图1 基于DSP 技术的三相逆变电源系统原理图
系统构成
从图1 所给出的系统原理图可知,整个基于DSP 技术芯片所研发的三相逆变电源系统由输入整流滤波、全桥逆变、输出滤波、驱动隔离、数字控制器、辅
助电源等部分构成。
其中,基于DSP 技术的数字控制器主要为功率电路中给开关管提供门极驱动数字信号。
在整个三相逆变电源系统中,特定的驱动信号是根据控制指令的比较综合,
通过某种调节规律及调节方式获得的。
在数字控制器DSP 中,还包括时序控制等。
而驱动隔离部分主要是给功率主电路的开关管提供驱动模拟信号,即通过。
基于DSP控制的PWM型开关电源的研究与开发共3篇
基于DSP控制的PWM型开关电源的研究与开发共3篇基于DSP控制的PWM型开关电源的研究与开发1随着现代电子技术的不断发展,各种电子设备已经成为了人们生活中必不可少的一部分。
而这些电子设备的电力供应往往都离不开一种被称作开关电源的技术。
在目前的众多开关电源技术中,一种基于数码信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)控制的脉宽调制(Pulse-Width Modulation,PWM)型开关电源备受关注。
本文将立足于DSP控制的PWM型开关电源的研究与开发,从理论分析、电路设计以及实验测试等方面进行探讨。
一、理论分析在开展研究之前,我们需要先了解PWM型开关电源的基本原理。
PWM型开关电源是一种电源调节技术,它将输入电压转换为短脉冲信号,并通过改变信号的占空比来实现电压的调节。
在PWM型开关电源中,DSP作为核心控制器,通过对电源电路的控制实现对电压、电流等信号的输出控制。
因此,DSP控制技术具有快速、高效、精准等特点,是PWM型开关电源的重要控制手段。
二、电路设计在PWM型开关电源的电路设计中,首先要考虑的是所选用的数字信号处理器(DSP)。
在选择DSP时,需要考虑其性能、成本、可扩展性等因素。
其次,需要在选用的DSP的控制下设计整个PWM型开关电源的电路图。
其中,包括输入电源、滤波电路、开关管、功率变换电路、负载电路等部分,旨在将输入电压转化为输出大于或等于期望值的恒定电压。
另外,在电路设计过程中,还需要注意各部分之间的电气特性和电路参数,以便实现电源稳定、高效、低噪音的输出要求。
三、实验测试完成电路设计之后,需要进行实验测试以验证PWM型开关电源的控制效果和电气性能。
在实验过程中,我们可以通过测定输出的电压、电流大小、占空比等参数来评估所设计的PWM型开关电源的实际性能。
在实验过程中,还需要考虑到温度、负载变化等因素对PWM型开关电源的影响,以保证得到准确的实验结果。
基于DSP与CPLD的400Hz中频电源设计
第32卷第1期吉首大学学报(自然科学版)Vol.32No .12011年1月Journ al of Ji shou Universit y (Nat ural Science Edit ion)J an.2011文章编号:1007-2985(2011)01-0071-03基于DSP 与CPLD 的400Hz 中频电源设计*裴素萍,王耕(中原工学院电子信息学院,河南郑州450007)摘要:利用DSP 产生SP WM 波,驱动IGBT 逆变,从而产生纯正弦交流电进行400H z 中频电源的研究与设计.给出了以DSP 为主控芯片的主电路、控制电路以及软件设计的流程.实验结果表明:利用DSP 与CPLD 使得控制电路大为简化,改善了功率因数,减少了谐波影响,从而提高了工作效率.关键词:DSP ;SPWM;逆变;CPLD中图分类号:T N86;TN702文献标志码:A三相400H z/115V 交流电源广泛应用于航天、航空及军用设备的动力系统中.逆变电源车是频率为400Hz 的交流中频电源,它在工业、国防、航海、航空等领域中应用非常广泛.它要求电源的波形是纯正弦,谐波含量不大于5%,工作电压为115V.该电源的频率、相位等参数的精度要求较高,对研制、生产的军用电源的参数需准确测试,使其满足军用标准,提高我国国防装备的科技水平,满足现代化高科技的发展需要.目前,该电源有2种产生方式:利用专用400Hz 发电机组产生;由工频电源经交直交变换,由电子电路控制大功率开关器件,经滤波变压后产生.对于发电机组来讲,由于发电机绕组的不对称性及转速不稳定性,都会使输出的频率及相位有误差.而对于电子方式产生的电源,受大功率器件特性及控制策略的影响,也会产生相移或频率不合要求.另外,电源在带载或三相作为单相运行时,也会引起相位或频率的变化.为了满足输出纯正弦波的要求,采用SPWM 脉宽调制技,该技术是通过一定的规律控制功率半导体器件的通断,获得一组等幅不等宽的矩形脉冲,用作近似正弦波.利用传统的模拟方法,电路复杂,有温飘的现象,限制了系统的性能.数字法则需要按照不同的数学模型用计算机计算出各切换点的时间,即所谓的规则采样,将采集的所有切换点放入内存,然后通过查表及必要的计算再生成SPWM 波,但数字法因受内存影响较大,不能保证系统的精度.[1-3]2种方法都不理想,因此笔者选用DSP 控制,逆变器输出三相正弦交流电,构成了静止式逆变电源.这种方法设计的中频电源具有噪音低、转换效率高、工作可靠、使用方便等优点.1系统结构组成图1系统结构图DSP 控制器选用TI 公司的16位定点TMS320F 2407A,它是一种性价比较高的DSP,集成6路PWM 输出,每个输出都有可编程的死区功能.与单片机相比,单片机的P WM 模块没有死区功能,必须用软件或外接硬件来实现,所以使用DSP 可以提高系统的可靠性.利用DSP 的A/D 可以实现对检测电流、电压的A/D 转换,再通过CPLD 译码送LED,从而显示电压、电流、频率的当前值.在DSP 的指令控制下,产生了SP WM 波,构成控制系统.DSP 不仅可以完成对输出的SPWM 波的脉宽、频率进行控制,还可以完成模拟信号的电压、电流以及交流电频率的检测和显示,当出现过电流、欠电压的异常现象时,能够自动保护、报警.电源车系统结构原理图如图1所示.TMS320F 2407A 还集成了16路A/D 转换通道,最快A/D 转换时间为375ns,可用于对电压和电流进行快速检测.这种DSP 还提供串行接口SPI 和SCI 模块、41个通用I/O 引脚、可编程看门狗定时器、片内集成了2kB 单口RAM 、544字双*收稿日期6作者简介裴素萍(6),女,河南新乡人,中原工学院电子信息学院讲师,硕士,主要从事电气控制与智能电网研究;王耕(6),男,河南郑州人,中原工学院电子信息学院副教授,主要从事电机电器设计与控制研究:2010-10-2:197-197-.口RAM 、32kB flash 程序存储器.TM S320F2407A 的最高工作速度可达40MIPS,高速的运算速度有助于实现先进的控制算法.三相脉宽调制波发生器构成的控制电路,产生SP WM 脉冲,经功率放大后驱动IGBT 功率模块组成的逆变器,生成频率为400H z 的正弦交流电,经变压器输出电压为115V.[4]2系统主电路图2主电路图中频电源车主电路的工作原理如图2所示.三相工频交流经EM I 滤波器滤波后,由整流桥模块整流,再经电容滤波,加至由IGBT 构成的桥式逆变电路,该直流高压经逆变电路逆变为脉宽按正弦波规律变化的高频脉冲波,再由输出滤波器滤掉高频谐波,得到中频正弦波,最后由变压器隔离、变压(升压或降压)后提供给负载.SPWM 脉冲波由主控制电路产生,并根据输出反馈电压和反馈电流来改变脉冲波的宽度,从而保证输出电压的稳定.三相逆变电路是将直流电逆变为400H z 的三相正弦交流电,主开关功率元件选用日本富士公司生产的两单元IGBT 模块(3只),额定容量为75A,每只元件上都另配缓冲保护电路.如图2所示,主电路是典型的AC-DC-AC 逆变电路,将输入的三相交流电经整流、滤波后以直流电供给逆变器.逆变器输出为三相交流电,频率为400H z,再经变压器隔离变压,就变为115V 的交流电.3系统控制电路图3控制电路图系统控制框图如图3所示.控制电路控制逆变电路和电源输出的频率及电压、人机界面、主电路和逆变电路的接通与断开.采用DSP 为系统的控制核心,控制快速准确,使系统具有响应快、运行稳定、可靠的特点.本系统控制器选用TI 公司16位定点T MS320F2407A,其产生载频为20kHz 的SPWM 脉冲信号,由脉宽调制信号输出端口输出,通过驱动电路加到IGBT 的栅极,控制逆变电路正常工作,同时根据电压和电流的反馈值调整SPWM 脉冲信号的脉宽,从而保持输出信号幅度的稳定.4系统软件图系统软件设计流程图系统软件设计流程图如图4所示,包括DSP 初始化、脉宽计算、报警、数值转换子程序、显示扫描程序等.其中按键1表示显示功能,按键2表示停机功能,按键3表示初始化功能.通过初始化命令可以对各参数值进行设定,并实施对主电路的控制,逆变出400H z 的三相交流电.程序流程采用顺序结构,调用子程序简单方便,显示子程序可将电压、电流、频率的数值送LED 分别显示出来.在整个工作过程中,随时对电流、电压进行测量比较,一旦出现过流、欠压可及时报警、严重时可以自动停机.SPWM 波产生的方法主要有3种:自然采样法,对称规则采样法和不对称规则采样法.利用正弦波和等腰三角波的交点时刻来决定开关管的开关模式,从而生成SPWM 波的方法是自然采样法,这种方法生成的SPWM 波的脉宽方程是一个超越方程,求解起来要花费较多的时间,因此自然采样法的数学模型不适合用于实时控制.对称规则采样法是以每个三角波的对称轴(顶点对称轴或底点对称轴)所对应的时间作为采样时刻过三角波的对称轴与正弦波的交点,作72吉首大学学报(自然科学版)第32卷4.平行t 轴的平行线,该平行线与三角波的2个腰的交点作为SP WM 波的开关时刻,这2个交点是对称的,因此称为对称规则采样法.这种方法实际上是用一个阶梯波去逼近正弦波,由于在每个三角波周期中只采样1次,因此计算得以简化,但其形成的阶梯波与正弦波的逼近程度仍存在较大的误差.不对称规则采样法在前2种方法的基础上改进了其不足之处,这种方法既在三角波的顶点对称轴位置采样,又在三角波的底点对称轴位置采样,即每个载波周期采样2次,这样采样所形成的阶梯波与三角波的交点不对称,所形成的阶梯波与正弦波的逼近程度大大提高.正是因为这点,本系统软件设计算法选择的是不对称规则采样法.用单片机作为控制器,软件设计则使用数字法受内存影响较大,不能保证系统的精度,笔者使用DSP 作为控制器可以避免这种缺点,保证系统的精度.5结语系统实验波形如图5所示.图5系统实验波形实践表明,利用DSP 与CPLD 使得控制电路大为简化,器件少、体积小,降低了成本.载波频率高,输出波形为纯正弦.经测试:电压稳定度小于1%,频率稳定度为0.05%,总谐波含量为1%,在200%的负载时,短路保护动作,可立即关闭电源,满足性能指标的要求,提高了系统的控制精度.采用厚膜驱动电路,具有自保护功能,使IGBT 逆变器的工作更加可靠.如果将逆变器作为变频电源使用,用于交流电动机的变频调速系统,只需改变DSP 初始化控制字的设定.改变输出交流电的频率和工作电压是十分方便的,省去了大量的编程工作,还能够做到实时控制,由于其波形是纯正弦,则可以改善功率因数,减少谐波的影响,从而提高工作效率.参考文献:[1]王福瑞.单片微机测控制系统设计大全[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.[2]李宏.电力电子设备用器件与集成电路应用指南[M ].北京:机械工业出版社,2003.[3]王晓明.电动机的DSP 控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.[4]冯玉生.单片机控制三相PWM 产生器的逆变电源设计[J].电力电子技术,2005,39(4):21-23.Design of 400Hz Mid Frequency Power SupplyBased on DS P and CPLDPEI Su ping,WANG Geng(Zhongyuan Univer sity of Technology,Zhengzhou 450007,China)Abstr act:The paper proposes a new way to obtain pure sinusoidal based on DSP for the research and de sign of 400H z AC power supply.It gives the main circuit,control circuit and software design flow chart.A prototype is designed using the DSP as the master chip.The experimental result shows that this way not only can simplify the system str ucture by DSP and CPLD,but also can improve the power factor,re duce harmonics and enhance efficiency.Key words:DSP;SPWM;invert;CPLD(责任编辑陈炳权)73第1期裴素萍,等:基于DSP 与CPLD 的400H z 中频电源设计。
基于DSP的智能电源系统设计
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压 波 动 大 小 和 电 流 的 自动 分 配 。
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程 与 门动 化 , 2 0 1 0, 2 ( 1 ): 1 3 1 — 1 3 2 , 1 3 5 .
尹宗润 , 慕 晓冬 基于 G O法 的 航 空 电子 设 备 H J _ 靠性 评估【 J ] . 汁
内变化进 行 系统检验 , I 1 , I 2分 别 为 两 路 输 出 的 电 流 信
号, 测量 结果 见表 1 。
表 1 A
萍 .基 于 D S P的数 字 化 高 压 卣流 电 源 的 研 究 [ 8 , 5 7 ( 1 0 ) : 3 5 — 3 8 .
全 与 环保 , 2 0 0 6, 3 2 ( 1 2 ) : 5 1 — 5 3
G O法 分 析 中的 应 用 [ J ] . 核动力 工程 , 2 0 1 0 , 3 1 ( 1 ) : 8 8— 9 1 . 刘双杰. G O 法 及在 机 电 系统 町靠性 分析 巾的 应 用 [ J 1 . 黑 龙 科 技信息 , 2 0 0 9 ( 3 ) : 5 7 .
基于DSP的逆变电源控制器的设计
基于DSP的逆变电源控制器的设计摘要本文讨论的逆变电源控制器采用数字信号处理器(dsp)对逆变电源系统进行全数字控制,通过改变pwm波形的脉冲宽度和调制周期可以达到调压和变频的目的,并融合了多元化的保护功能使逆变电源系统的驱动电路变得简单可靠。
关键词逆变;脉宽调制;svpwm;控制器中图分类号tm4 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)49-0184-02许多行业的用电设备不是直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源,而是通过各种形式对其进行变换,从而得到各自所需的电能形式。
其幅值、频率稳定度及变化方式因用电设备的不同而不尽相同,例如通信电源、不间断电源、医用电源等都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。
电力系统中,将电网交流电通过整流技术变成直流电,然后通过逆变技术,将直流变成高频交流,再通过高频变压器降压,就达到缩小变压器体积和提高供电质量的目的了[1]。
工控行业中,应用广泛的交流伺服电机的驱动单元使用的是频率可调的三相交流电,而电网提供的交流电是不变的,为了得到幅值和频率可调的三相交流电,我们需要进行直交变换。
本文采用了ti公司生产的32位定点dsp控制器tms320f2812作为控制器主处理器,采用先进的svpwm空间矢量控制算法,并且融合了多元化的保护功能,通过电流采样实现了逆变电源的过流和短路保护,具有良好的实用性。
1 系统结构逆变器中的变流器由三组igbt组成,在其运行的过程中,igbt 的通断频率是很高的,这就需要驱动信号发生器有较高的运算速度,能够产生所需频率的驱动信号,而高性能控制器dsp可以满足这个要求。
ti公司生产的32位定点dsp控制器tms320f2812,其工作频率高达150mz,高性能的32位cpu,大大提高了控制系统的控制精度和芯片处理能力,是目前控制领域最先进的处理器之一,其pwm发生电路可以根据需要直接改变pwm输出频率,随时改变pwm 的脉宽,能够满足逆变器的控制要求。
基于DSP的精密稳流电源设计与实现
要 :为 了提高 电源的精度和稳定性 , 设计了一种 以 D S P为核心 的智 能化精 密稳流 电源 。介 绍 了精 密稳流 电源的构成 及其控 制方
式, 采用 D S P实现稳流控制 , 使输 出电流稳定 、 精度高 , 且兼备过 流 、 过压保 护功能 , 改善 了电源 的性 能。通 过仿真 及实验验 证
《 电 气自 动 化 1 2 0 1 4 年 第3 6 卷第1 期
电源技术
P o we r S u p p l y T e c h n i q u e s
பைடு நூலகம்
基于 D S P的 精 密 稳 流 电源 设 计 与 实 现
苗智 ,杜少武 ,王海欣 ( 合肥工业大学 电气与 自动化学 院, 安徽 合肥 摘 2 3 0 0 0 9 )
Ab s t r a c t: A D S P — b a s e d i n t e l l i g e n t p r e c i s e s t a b i l i z e d c u r r e n t p o we r s u p p l y i s d e s i g n e d t o i mp r o v e t h e p r e c i s i o n a n d s t bi a l i t y o f t h e p o w e r s u p p l y .T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c o n s t i t u t i o n a n d c o n t r o l me t h o d o f t h e p r e c i s e s t a b i l i z e d c u r r e n t p o w e r s u p p l y .S t bi a l i z e d c u r e n t c o n t r o l i s r e a l i z e d t h r o u g h D S P t o a c h i e v e s t a b l e nd a p r e c i s e o u t p u t c u r r e n t s a w e l l s a o v e r — - c u r r e n t nd a o v e r - - v o l t a g e p r o t e c t i o nf u nc t i o n t o i mp r o v e t he  ̄
基于DSP的计算机智能电源设计
基于DSP的计算机智能电源设计摘要:随着计算机技术及通信技术的发展,为计算机及网络设备提供可靠的、智能的电源非常重要。
本文介绍了基于DSP的计算机智能电源系统的设计。
关键词:DSP 智能电源计算机1 前言随着计算机及通信技术的发展及计算机应用的普及,台式计算机在各个领域发挥着巨大作用。
我们使用计算机时经常有一些异常情况出现,如雷击、突然断电、电压工作不正常等,这些都会影响整个计算机系统的工作[1]。
同时人们对计算机的应用安全要求也日益提高,研究设计具有自动监测、自动保护功能的电源显得非常必要。
本文介绍的基于DSP的计算机智能电源,将计算机电源和传统的UPS电源结合在一起,当公共电网断电时,可以延迟系统的供电时间,同时启动相应的监控和备份软件,对计算机系统进行安全性的保护,包括对断电前数据的备份。
2 DSP技术数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP),是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术,是利用计算机或专用处理设备,以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理,以得到符合人们需要的信号形式。
本文介绍的智能计算机电源系统在设计时就充分融入了DSP技术,从而缩短了设计时间,使得到电源反应速度更快、电源稳压性更好。
3 智能计算机电源系统设计众所周知,在计算机系统中CPU、硬盘、内存储器及主板都是至关重要的,硬件设备,受到大家的重视。
但是这些设备正常工作的前提是必须有能正常工作的计算机电源。
现在计算机系统中使用的电源是普通的计算机电源,如果供电电压不稳或突然断电,会造成硬盘中的数据丢失,严重的情况可能损坏计算机的硬件设备,给用户带来不可想象的后果。
解决以上问题的常用方法是安装一台UPS电源,因为UPS电源能在电网掉电时,给计算机提供可靠的供电。
那么计算机安装了UPS是否意味着万无一失?假如系统管理员因为有事离开工作岗位,此刻市电发生中断,而UPS供电的持续时间是有限的,如果超过它的供电极限,则计算机就会因无电而关机,这样的话势必会造成一定的损失。
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计DSP(数字信号处理器)是一种专门用于实时数字信号处理的微处理器。
在电力电子领域中,DSP常用于三相SPWM(正弦波脉宽调制)变频电源的设计和控制。
三相SPWM变频电源是一种将直流电源转换为交流电源的装置,经过SPWM调制后可以有效地控制输出电压的频率和电压值。
设计一个基于DSP的三相SPWM变频电源需要考虑以下几个方面:1.系统拓扑设计:在设计之前,需要确定所采用的系统拓扑。
常用的变频电源拓扑包括单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和电流源逆变器。
选择合适的拓扑结构将有利于系统的性能和控制。
2.DSP控制算法:DSP的控制算法是实现正弦波脉宽调制(SPWM)的核心部分。
SPWM是一种基于三角波的脉宽调制技术,通过控制三角波与正弦波的比较,可以得到合适的脉冲宽度,实现输出电压的调节。
常用的控制算法包括基于查表法和基于直接数字控制(DDC)的算法。
3.输出滤波设计:变频电源输出的电压是脉冲宽度调制信号,需要通过输出滤波电路将其转换为纯正弦波。
根据设计需求,可以选择合适的滤波电路结构,并选择合适的滤波器参数,以达到所需的输出电压波形和谐波含量。
4.保护回路设计:考虑到系统稳定性和操作安全性,需要设计合适的保护回路。
常见的保护回路包括过流保护、过温保护、过压保护等。
这些保护回路可以通过在DSP中实现相应的保护算法来实现。
5.DSP控制板设计:根据DSP的控制算法,设计相应的DSP控制板。
控制板包括DSP芯片、模数转换器(ADC)、数字模拟转换器(DAC)、输出滤波器、保护电路等。
在设计过程中需要考虑电路布局、信号隔离和噪声抑制等问题。
6.性能测试与优化:设计完成后,需要对系统进行性能测试,并根据测试结果进行系统优化。
主要测试项包括输出电压的纹波、变频电源的效率、稳定性和响应速度等。
总结:基于DSP的三相SPWM变频电源的设计需要考虑系统拓扑设计、DSP控制算法、输出滤波设计、保护回路设计、DSP控制板设计以及性能测试与优化。
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计DSP(数字信号处理)是一种高性能的数字信号处理器,可用于设计SPWM(正弦脉宽调制)变压变频电源。
SPWM电源是一种通过调制正弦波脉宽来实现变压变频输出的电源系统,具有电压可调、频率可调的特点。
下面将介绍基于DSP的SPWM变压变频电源的设计。
首先,设计一个用于DSP控制的电源逆变器。
逆变器将直流电源转换为交流电源,以供电给负载。
选用具有较高的转换效率和稳定性的逆变器电路,如单臂全桥逆变器或三脚晶闸管逆变器。
其次,需要设计一个用于测量电源输出电压和电流的采样电路。
采样电路可以采用高精度的模数转换器(ADC)来实现,通过将电源输出连接到ADC输入引脚,可以准确测量输出的电压和电流。
接下来,设计一个电流闭环控制算法来控制电源输出电流。
电流闭环控制算法可以使用DSP的数字信号处理功能来实现。
通过实时采集电源输出电流的测量值,并与设定的电流参考值进行比较,可以计算出电流控制信号,以控制电源逆变器的输出电流。
然后,设计一个电压闭环控制算法来控制电源输出电压。
电压闭环控制算法也可以使用DSP的数字信号处理功能来实现。
通过实时采集电源输出电压的测量值,并与设定的电压参考值进行比较,可以计算出电压控制信号,以控制电源逆变器的输出电压。
最后,完成DSP的程序设计和参数设置。
通过编程DSP,将电流闭环控制算法和电压闭环控制算法实现在DSP中,并设置相应的参数,以实现电源逆变器的正常工作。
综上所述,基于DSP的SPWM变压变频电源的设计主要包括逆变器的设计、采样电路的设计、电流闭环控制算法的设计、电压闭环控制算法的设计和DSP程序设计与参数设置。
这个设计可以实现对电源输出电压和电流的精确控制,能够满足不同负载的要求,具有较高的效率和稳定性。
基于DSP的UPS电源的系统整体设计
0.引言 不间断电源在一些关键性的负载如:计算机、通信系统、医院等中 扮演重要的角色,它们在市电正常或故障情况下均为负载提供可靠、干 净的电源。在各种 U PS 中,在线 U PS 具有最好的性能,为负载提供了最 多电源故障保护。然而传统的在线 U PS 有多个功率部分和模拟控制器, 是一个非常复杂、昂贵的系统。因此,适合现代科技发展的高质量、高可 靠性全数字 U PS 不间断电源的研究就成为人们十分关注的课题。 本课题是在参阅了国内外关于 U PS 发展技术资料的基础上进行的 国内中大功率全数字式 U PS 开发和研制的一次有益的尝试和探索,简 要介绍了 TM S320F2407 的主要功能和性能,完成了系统整体设计。 1.TM S 320LF2407 简介 TM S320LF2407 是一种高性能 16 位定点数字信号处理器(D igital Si 系列数字信号处理器(D SP)的新一 代产品之一。TM S320LF2407 基于 C 2xLP 内核,它采用静态 C M O S 集成 电路制造技术,先进的哈佛结构,片内外围模块,片内存贮器和高度专 业化指令系统的结合是 C 240 器件灵活高速工作的基础。该系列产品专 为马达、不间断电源等的数字控制而设计,是最适合于 U PS 数字控制等 的产品[1]。 该控制器把具有低成本、高性能处理的 C 2xxLP 内核 C PU 和几种 先进的外围设备结合在一起,其主要特点有: (1)TM S320LF2407 采用 144 引脚 TQ FP 四边形封装,采用了改进的 哈佛结构,该结构有 6 条总线,使数据处理能力达到了最大限度。程序、 数据空间的分离,使得同时进行程序指令和数据的存取成为可能,具有 高度的并行性。图 1 为其内部结构框图。
基于DSP逆变电源的设计
c o mpa c t s t mc t u r e , a n d c o s t r e du c t i o n.
Ke y wo r ds :i n v e te r r p o we r s ou r c e; S PW M ; D S P
0 引 言
随着 电力 电子技术 的 飞速发 展 和逆 变技 术在 许 多领 域 的广 泛应 用 ,人们对 逆 变 电源性 能 的要求 ,不 仅要 有 很好 的输 出波形 质量 ,而且 对 其稳 态 、动态 性能 的要 求 也 日益 提 高 。逆 变 器输 出波 形 质 量 主要 包 括 三 方 面: 一 是稳态 精度 要高 ;二是 动 态性 能要 好 ;三是 电路 结 构和
De s i g n o f I n v e r t e r P o we r S u p p l y Ba s e d o n DS P
基于DSP双闭环控制的单相逆变电源设计与实现
电工 电气 (0 No ) 2 1 . 1 3
基于D P 闭环控 制的单相逆 变 电源设计 与实现 S双
李 东旭 ,黄灿水 ,汤宁平 ,陈桂玉
( 州大学 电气工程 与 自动化 学院,福 建 福 州 3 0 0) 福 518
摘 要 : 设计 了一种基 于 D P的电压 、电流双 闭环控 制的单相逆 变 电源 ,介绍 了平均值 闭环控制 S
to , sd sg d. n r d to s ma e t h ve a e v l l s d l o o tol rnc p e M ATLAB o wa e wa e o c ry o t r l wa e i ne I to uc i n wa d o t e a r g a ue c o e o p c n r i i l . p s f r sus d t a r u t sm u a i n a l i o o to t a e y Th P wa a e s a x r me t lp a f r o c r y o te p rme ta d v rfc to r i l to nayss f r c n r ls r t g . e DS s t k n a n e pe i n a l t o m t a r u x e i n n e i a i n f i o h r wa e a ofwa e o e s t m. a d r nd s t r ft yse The r s ts o h t h sp a a s r t b e i v re u pu t o d d n mi r o ma c h e ul h wst a i l n c n as u e s a l n e t ro t twi g o y a cpe f r n e t h a d l w o t me t hen e fno ma i . n o c s , e i t e d o r l t ng se
基于dsp三相逆变整流电源的课程设计
综合课设报告一、背景意义和目的近年来,随着微机,中小型计算机的普及和航天航空数据通信,交通邮电等专业的迅速发展,以及为了各种自动化仪器、仪表和设备套的需要,当代对电源的需求不仅日益增大,而且对电源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及诸如程序控制、电源通/端、远距离操作和信息保护等线性稳压电源功能提出了更高的要求,对于这些要求。
传统的线性稳压电源无法实现,和线性稳压电源相比,开关电源具有:效率高,稳压围宽,体积小重量轻,安全可靠。
学习目的:1. 巩固电力电子以及dsp课程的理论知识;2. 学习和掌握中电力电子系统控制系统设计的基本方法,设计一个三相50Hz交流稳压电源;3.培养学生独立分析和解决工程问题的工作能力及实际工程设计的基本技能4.提高编写技术文件和制图的技能。
二、任务要求对三相50Hz交流稳压电源的理论进行研究,设计一台样机,参数为50Hz,电压36V,容量为100VA,电压稳定度95%,失真度小于5%,效率80%。
三、设计容1.研究三相50Hz交流稳压电源的理论,并进行仿真;2.了解三相50Hz交流稳压电源的算法,软件设计编程及调试;3.相应的硬件电路设计和调试。
四、系统原理1.系统主电路,采样调理电路,控制电路,光电隔离电路,和保护电路组成,系统组成框图如图1所示,图1 系统组成框图2.系统主电路系统主电路是典型的AD-DC-AD逆变电路,由整流电路、中间电路、逆变电路和隔离变压器构成。
整流电路将输入的三相交流电经整流;中间电路滤波后的直流供给逆变器;逆变电路将直流电逆变为50Hz的三相正弦交流电。
主电路系统组成框图如图2所示。
图2 主电路系统组成框图1)主电路参数的确定为了得到36V的电压,我们知道逆变过来的电路中的关系,直流侧的电压U d =V vM U807.020*2*2*2*2==这里的调制度M=0.7; U=36/1.732=20V .逆推过去,U d 是经过不可控整流过来的,U d =2.45*U 0;所以U 0=32.65V 。
基于DSP的数字开关电源设计与实现
Science &Technology Vision科技视界0引言开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,包括脉冲宽度调制(PWM)控制IC 和MOSFET 两部分。
与其它类型电源相比它不仅具有体积小和重量轻的优点,开关电源的效率也更高,因而开关电源被广泛应用于各个电子领域,如家电行业、交通设施、工业设备等等。
随着数字技术的发展,DSP 芯片技术日益成熟,DSP 芯片的功能也日益强大和完善,性价比不断上升。
DSP 芯片技术的完善也为开关电源应用数字控制提供了可行性方案。
本文就基于DSP 的数字开关电源的设计与实现进行探讨。
1DSP 概述DSP(数字信号处理器)是一种依靠数字运算处理信息的独特微处理器,工作原理如下:模数转换器接受模拟信号后再将其转换成0和1的数字序列,再对其进行数字滤波、IFFT 等数学运算处理[1]。
并结合相应的控制算法将数字信号生成相应的控制量,最后经过数模转换器或者PWM 信号将其转换成所需的形式,例如通过数模转换器将控制量转换成模拟信号。
DSP 的可编程性灵活、计算能力强,DSP 最高可执行数十亿条各种类型的计算指令,其执行能力远远强于其它处理器。
2基于DSP 的数字开关电源硬件整体设计基于DSP 的数字开关电源系统是一个综合性很强的系统,它由硬件系统和软件系统组成,基于DSP 的数字开关电源开发过程设计电子工程、软件工程等多个方面的知识。
本文结合飞思卡尔公司生产的MC56F8323开关电源,介绍基于DSP 的数字开关电源系统硬件设计。
基于DSP 的数字开关电源的硬件系统由EMC 模块、PFC 模块、DC-DC 模块、控制器模块、驱动电路五个部分组成,EMC 模块消除可消除200V 市电的共模和差模的干扰,同时减少开关管产生的高频干扰进入市电,从而减少市电受高频干扰的程度[2]。
PFC 模块的功能为提高电源的功率因子,减少无功功率;DC-DC 模块负责对不同的电压进行转换处理,将不同的电压转换成适宜的电压,再输出电压。
基于DSP的中频电源的设计与研究
基 于 D P的中频 电源 的设计 与研 究 S
周 超 吕娟
席 泽敏
( .海 军工程 大 学 电子工程 学 院,武 汉 4 0 3 ; 2 1 3 0 3 .长江工 程职 业技术 学 院 ,武 汉 4 0 3 ) 303 摘 要 :设计 了基 于 DS P的 中频 电源 ,给 出 了中频 电源 的设 计主 电路 图 ,介 绍 了中频 电源 的工作 原理 ,建
p we p l a o v rfe u n y rmp w r rq e c Hz o4 0H . o r u pyc nc n e trq e c f o o e fe u nyOo )t 0 z s
Ke r s me im—rq e c o r upy mah mai l d lsmuain DS ywo d : du fe u nyp we p l; te t a e, i lt , P s c mo " o"
Zho u Cha Lt J n , XiZe i o, i ua m n
(. olg f lcrnc n ier g 1 C l eo E et i E gn ei ,Na a ies yo E gn eig Wu a 3 0 3 Chn ; e o n v l v ri f n ier , Un t n hn4 0 3 , ia 2 C a gi gE gn eigV ct n l olg , h n4 0 3 , ia . h n j n n ie r o ai a l e Wu a 3 0 3 Chn ) a n o C e
立 了逆变 电路 的数 学模 型 。利用 MA L T AB仿真 软件 建立 三相 中频 电源 的仿 真模 型 ,仿真 结果表 明,设计 的 中频 电源 能够 较好 实现 工频 电压 到 4 0Hz中频 电压 的变频 。 0 关键 词 : 中频 电源 数 学模 型 仿真 DS P
基于DSP的交流不间断电源的研究精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版基于DSP的交流不间断电源的研究摘要UPS全称是Uninterruptible Power Supply,它不仅仅可以提供高质量的电力,还可以确保电力不间断地供应。
它是一种不能缺少的计算机辅助设备之一,在许多领域得到了广泛的应用。
UPS的技术特性是最好的,运用也是最为广泛的。
随着其他高特性控制芯片的不断出现,UPS的数字化控制也即将成为一种新的发展趋势。
本文着重于研究数字化的交流UPS。
本文第二章对全文起到了一个总结的作用,首先阐述了UPS的工作原理,其次概况了DPS芯片的特性特征,然后说明了各个引脚对电源模块的接口和控制作用。
第三章介绍了整流滤波电路设计,校正后的功率因数会极大增强,也会减少对电网的干扰作用,以消除谐波。
第四章介绍了逆变器的控制。
关键词:UPS,不间断电源第1章绪论1.1 UPS研究的背景与意义现如今,电子技术和信息科技飞速发展,各类型的配电设备不断涌现,大部分电气设备用于非线性负载,这些设备从网络中获得各种形式的电流和电压,导致电源网络产生相当大的谐波污染。
从而影响供电的质量水平。
比如学校、医院,公路,隧道,图书馆等公共事业单位,对供电的质量要求极高。
而一些特殊的电力设备,比如数据中心,服务站,通信基站等不仅要求不间断供电,且对电源信号的电压,幅度等技术参数有精准的要求,以确保供电设备的正常运行[1]。
UPS不间断电源是指Uninterruptible Power Supply,简称UPS。
这是一种设备,在发生电气异常时,可将电力连续输入电网系统,以确保不会中断。
因为UPS能够持续提供稳定、不间断的电能,因此被广泛地运用于信息的采集、传送、存储、处理等各环节。
一般来说,当城市停电时,UPS电池可以继续在设备上工作5-15分钟,在此期间,启动备用发电机或关闭电气设备就足够了。
在UPS供电系统中,通过结合优质逆变器和精确的数字控制方法,UPS在一定程度上解决了频率不稳定、电压波、峰值电压、电压不足等问题。
基于DSP的数字化大功率软开关电源的设计
1 主 电路 结 构
本 电源开 关频率 选 为 2 Hz这样 可 以兼顾 电源 0k ,
体积小型化以及降低开关损耗等方面的要求 。在这个
收稿 日期 :20 —71 0 60 —9 作者简介 :张 伟 (9 2一) 男, 18 , 湖北 十堰人 , 士研 究生 , 硕 研
究方 向为 电子 电子 与 电力 传 动 装 置 的设 计 与应 用 。
频率下 , 采用大容量的 I B G T作为高频逆变器的功率 开关 器件 。整个 主 电路 原 理 图 如 图 1所 示 , 主要 由以 下几个部分组成, 分别是 : 三相交流市 电输入 、 MI E 滤 波器、 二极管整流桥 、 滤波电感电容 、 高频全桥逆变器、 高频变压器 、 出整流环节 以及输 出滤波电感 电容。 输 反馈 的输 出电压信号 以及负载 电流信号送入 D P控 S 制系统中进行运算 , 输出四个开关管的驱动信号。 隔直电容 C 起到隔去直流成分的作用, 保证高频 变压器原方电压没有直流分量 。但是当系统工作时原 方 电 流会 在 隔直上 进行充 放 电 , 以在 实际应 用 中 , 所 隔 直 电容的选择应使其最大充电电压在满载时小于输出 电压的 5 。电路 的超前桥臂容易实现 Z S 而滞后 V , 桥 臂则要 困难 些 , 因此 需要 在 高 频 变 压 器原 边 串联一 个谐振电感 I 但是该电感选值不宜过大。过大的谐 振电感会使高频变压器副边 占空 比丢失严重 , 不利于 整机效率 。在实际装置中, 该谐振 电感 可设计为可调 电感 , 与谐振电容配合调校 。 开关 电源 中高 频变 压 器 的 设计 是 非 常 关 键 的 , 本 电源由于输出电流大, 且有过载要求 , 使用单个的变压 器很 难 实现 电源的 小 型化 以及 提 高整 机 效 率 , 且制 并 作工艺复杂。我们采用 6 个高频变压器原边串联 , 副 边并 联 的形式 , 副边 由多路 整流 二极 管输 出 , 大降低 大 了变 压 器 的设 计 和 制 作 难 度 。选 取 E 8尺 寸 的 2 R S B的铁氧体铁芯作为高频变压器铁芯, 2K 由高频变 压器设计方法-算得原边匝数 为 3 1 ] 6匝, 副边取 4匝, 由于变压器原边是 串联使用 , 故每个变压器 的原边 匝 数为 6 匝。可知每个高频变压器的原副边匝数 比 相 等, 则每个变压器副边电流 J 为 : z
基于DSP的大功率开关电源的设计方案
图1 系统组成框图
设铁芯中的磁通按正弦规律变化,即φ= φMsinωt,则:
式中,EM= ωWφ M="2"πfWφM,在正弦情况下,EM=√2E,φM=BMS,故:
式中,f为铁芯电路的电源频率;W 为铁芯电路线圈匝数;BM为铁芯的磁感应强度;S为铁芯线圈截面积。
电流采样的原理与电压采样类似,只是在电路中要通过电流传感器将电流信号转换为电压信号,然后再进行采集。
(5)保护电路
为保证系统中功率转换电路及逆变电路能安全可靠工作,TMs320LF2407A提供了输入信号,利用它可以方便的实现逆变系统的各种保护功能,具体实现框图:
图6 保护电路结构框图
根据变压器的同名端和接线方式,则开关管Q1的栅极电压为正,Q2的栅极电压为负。因此,此时是驱动QM1导通。反之若是PWM1为高电平,PWM2为低电平时,则是驱动Q2导通。四只二极管DQ1 ~DQ2的作用是消除反电动势对TCA422的影响。
(3)辅助电源电路
本开关电源电路设计过程中所需要的几路工作电源如下:
⑦输出阻抗低:1.4 Ω(典型);
⑧闭锁保护:可承受1.5 A的输出反向电流;
⑨输入端可承受高达5 V的反向电压;
⑩能够由TTL或CMOS电平(3 V~18 V)直接驱动,并且输人端采用有300 mV滞回的施密特触发电路。
当TMS320LF2407A输出的PWM1为高电平,PWM2为低电平时,经过TCA422驱动放大后输出,在脉冲变压器一次侧所流过的电流从PWMA流向PWMB,,电压方向为上正下负。
基于DSP的中频逆变电源设计
Z N nd o Q U R i h n , H O Xi —o g HA G We —u , I u— a g Z A a h n c o
(e i at gU i rt, e'g10 4 , hn ) B in J o n nv sy B On 00 4 C ia j gi o ei i
t er aiain o l d gt l o rc n r 1 i al , i lt n a d e p rme t l e u t r i e . h e l t fal ii we o t . n l smu ai n x e z o — ap oF y o i n a s l a e gv n r s Kc wo d me i m  ̄ q e c o rs p l ;d u l — o ;u b ln e o d;f t e u p y o b el p n aa c d la i e d co o l i
该方 式控 制简 单且较 经济 为 防止三 相输 入端 的雷
击等 引起 的过 电压损坏 电源 ,须 在输入 端 加入压 敏 电阻。 同时 , 防止 电网上 的高 次谐波 窜入 电源 . 为 需
精密专用 的中频 电源 。 与传统 的旋转 发 电机 组相 比, 中频 电源 有效 率高 、 噪声低 等优 点 。 电性 能指标 也 供 随着 电力 电子 技术 的进 步最 终 超 过机 组 电源 … 由
关键 词 : 中频 电源 ; 闭 环 :不 平衡 负载 ; 波 电感 双 滤
中 图分 类 号 : 6 TN8 文献标识码: A 文 章 编 号 :0 0 0 X( 01 ) 4 0 5 — 3 1 0 —1 0 2 0 0 — 0 6 0
Dein o e i m r q e c we n e t rS p l a e n DS sg fM du F e u n yPo rI v r e u py B s d o P
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基于DSP的计算机智能电源设计
摘要:随着计算机技术及通信技术的发展,为计算机及网络设备提供可靠的、智能的电源非常重要。
本文介绍了基于dsp的计算机智能电源系统的设计。
关键词:dsp智能电源计算机
中图分类号:v221 文献标识码:a文章编
号:1674-098x(2010)06(b)-0031-01
1 前言
随着计算机及通信技术的发展及计算机应用的普及,台式计算机在各个领域发挥着巨大作用。
我们使用计算机时经常有一些异常情况出现,如雷击、突然断电、电压工作不正常等,这些都会影响整个计算机系统的工作[1]。
同时人们对计算机的应用安全要求也日益提高,研究设计具有自动监测、自动保护功能的电源显得非常必要。
本文介绍的基于dsp的计算机智能电源,将计算机电源和传统的ups电源结合在一起,当公共电网断电时,可以延迟系统的供电时间,同时启动相应的监控和备份软件,对计算机系统进行安全性的保护,包括对断电前数据的备份。
2 dsp技术
数字信号处理(digital signal processing,简称dsp),是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术,是利用计算机或专用处理设备,以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理,以得到符合人们需要的信号形式。
本文介绍的智能计
算机电源系统在设计时就充分融入了dsp技术,从而缩短了设计时间,使得到电源反应速度更快、电源稳压性更好。
3 智能计算机电源系统设计
众所周知,在计算机系统中cpu、硬盘、内存储器及主板都是至关重要的,硬件设备,受到大家的重视。
但是这些设备正常工作的前提是必须有能正常工作的计算机电源。
现在计算机系统中使用的电源是普通的计算机电源,如果供电电压不稳或突然断电,会造成硬盘中的数据丢失,严重的情况可能损坏计算机的硬件设备,给用户带来不可想象的后果。
解决以上问题的常用方法是安装一台ups电源,因为ups电源能在电网掉电时,给计算机提供可靠的供电。
那么计算机安装了ups是否意味着万无一失?假如系统管理员因为有事离开工作岗位,此刻市电发生中断,而ups供电的持续时间是有限的,如果超过它的供电极限,则计算机就会因无电而关机,这样的话势必会造成一定的损失。
而且计算机与ups电源是独立的,当切换时间超过10ms,则计算机就会重新启动,从而造成启动之前未存储数据的丢失。
本文所设计的智能计算机电源系统,将计算机电源和传统的ups 电源结合在一起,同时具备电源实时监控功能和数据备份功能。
当公共电网掉电时,它以“0”秒切换方式向计算机供电,以避免突然掉电对计算机硬件、软件造成的严重损伤。
同时本系统还配有智能控制系统,当突然掉电或电压波动较大时,即使您不在计算机操作现场,它能实现数据自动存盘、正常退出、安全关机,保证您辛勤劳
动的成果万无一失,将修改过的旧文件仍自动存回原处,未命名的
新建文件将自动保存。
3.1 硬件设计
一般计算机电源所具有的滤波和桥式整流部分、ac/dc变换电路、稳压电路、主回路控制和pc控制部分以及辅助电源部分;一般逆变电源所具有的直流输入电路、dc/ac逆变电路、电池的充电电路。
由于本实用新型在计算机电源中增加了逆变电源的功能,这样,在
市电中断时或无市电的场合,它可以迅速从辅助电池得到电力支持,从而确保计算机数据不会丢失;当市电供电时,电流经过滤波和整流,经过ad/dc转换成计算机内部各部件所需要的各种电源,同时给电源内部的ups电源充电。
当市电突然掉电时,监控软件检测到pg 信号不正常,此时立刻启动ups电源为计算机供电,同时智能数据备份软件启动,迅速将计算机当前的运行状态及所有的数据进行备份。
3.2 软件部分
vc++是微软在windows平台上发布的c++编译器,功能很强,以它基于窗口和面向对象的编程方法,具有界面美观、操作使用方便等优点。
智能计算机电源系统的软件我们采用的就是vc++程序设计语言,设计出的系统界面简洁、美观,最大的优点就是在断电备份数据时的速度特别快,满足了该系统的要求。
本智能计算机电源将计算机电源和逆变电源融为一体,具有市电优先、交直流自动切换的优点。
在市电突然中断时或无市电的场合
能提供电源支持,能有效避免计算机数据的丢失和正常使用。
为各企、事业及个人计算机用户提供一种新型计算机智能电源,节电环保。
参考文献
[1] 汪超.一种智能化开关电源的设计[j].电源世
界,2008,(12),45.
[2] 郇惠云.数字电源概述[j].中国西部科技,2009,(6),31.
[3] 张轶.计算机知能电源设计[j].软件导刊,2006,(6),72.。