基于PWM开关技术的数控恒流励磁系统设计

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基于PWM技术的数控恒流源电路设计

基于PWM技术的数控恒流源电路设计现今，电源设备有朝着数字化方向发展的趋势。

然而绝大多数数控电源设计是通过高位数的A/D 和D/A 芯片来实现的，这虽然能获得较高的精度，但也使得成本大为增加。

本文介绍一种基于AVR 单片机PWM 功能的低成本高精度数控恒流源，能够精确实现0～2A 恒流。

系统框模块介绍1 人机接口模块本模块包括小键盘电路和液晶显示电路。

键盘设计为3 乘以4 键盘，由数字键0～9，功能键删除及确认组成，采用反转法实现键值识别。

显示电路由带中文字库的LCD 12864 构成，该液晶可以每行8 个汉字显示4 行。

由于这部分电路比较简单，在此不详述。

2 核心控制模块系统的核心控制模块为AVR 单片机(ATMEGA 16L)。

主要使用了AVR 的PWM 功能和A/D 功能。

AVR 单片机片内有一个具有16 位PWM 功能的定时/计数器。

在普通模式下，计数器不停地累加，计到最大值(TOP=0xffff)后溢出，返回到最小值0x0000 重新开始。

当启用PWM 功能即在单片机的快速PWM 模式下，通过调整OCR1A 的值可实现输出PWM 波的占空比变化。

产生PWM 波形的机理是：PWM 引脚电平在发生匹配时(匹配值为0～0xffff 之间的值，如(1)其中，fclk_I/O 为系统时钟频率(7.3728MHz)，N 为分频系数(取1、8、64、256 或1024)。

在N 取1 时，根据式(1)得PWM 波的最大频率为7.3728MHz;当N 取1024 时，PWM 波的最小频率为7.2kHz。

本系统N 取256，PWM 波频率为28.8kHz。

单片机内部有1 个10 位的逐次逼近型ADC，当使用片内VCC 作为参考电压Vref，其分辨率为：(2)若使用片内的2.56V 基准源作为参考电压，依据式(2)可得到其分辨率为0.003V。

当系统需要更高的分辨率时，可以通过软件补偿的方法来实现。

具体实现方法可参考相关资料。

基于SPWM调制的交流恒流源系统设计

电子设计工程Electronic Design Engineering第26卷Vol.26第11期No.112018年6月Jun.2018收稿日期：2017-08-22稿件编号：201708121作者简介：赵琛（1990—），男，湖北咸宁人，硕士，助理工程师。

研究方向：自动化设备。

随着SPWM 技术在逆变器等领域的运用越来越广泛，以及IGBT 、Power MOSFET 等功率开关器件的迅速发展，使得SPWM 控制的大功率交流恒流电源向着小型化、智能化、高精度方向发展[1]。

根据对我国目前的电源生产企业的规模来看，主要从组装、中外合资、自主研发3方面着手。

组装企业采用进口部件进行组装，质量好，成本高，关键技术受限于人，对国内市场适应性差；中外合资企业基本能满足国内市场需求，但对企业发展潜力和竞争力有限；自主研制企业能按市场需求进行专注研发，虽然整理水平有待提高，但适用性强，有利长远发展。

因此，考虑到市场上的恒流源在精度、稳定性、幅值、相位、价格等方面无法同时满足要求，本文对恒流源的设计进行了初步研究和探讨，制作了一个可并联使用的恒流源装置，该装置可完成部分低压电器产品的型式试验[2-3]。

文中设计了一种基于ARM 微控制器LPC1768微处理器的大功率交流型恒流电源系统，在分析单极性SPWM 的调制原理的基础上利用LPC1768特性，实现了单极性SPWM 分断同步调制方式，其控制精度高、实时性好、动态响应快，能在不受外界因素干扰下输出稳定精确的恒定电流值。

1基本结构及工作原理本数控恒流源系统由恒流源主电路和控制系统基于SPWM 调制的交流恒流源系统设计赵琛，张益，裴方晟，陶泽勇（国核电站运行服务技术有限公司上海200233）摘要：为了进行低压电器中低压成套开关设备和控制设备的型式试验，提高检测效率和提升检测平台，提出一种基于单极性SPWM 调制方式的低压电器产品检测交流恒流源装置。

控制部分采用NXP 公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的LPC1768微控制器实现SPWM 波形的数字化生成算法，有效降低谐波失真，另外采用了模糊PID 控制方法，使得交流恒流源的输出稳定性及精确性得到了进一步的提升，并进行现场试验数据的采集、处理，通过网络通讯对检测数据实时传输。

基于dsPIC30F4012数字信号控制器PWM功能的数控恒流源设计

№.1 陕西科技大学学报 Feb.2008 Vol.26 J OU RNAL OF SHAANXI UN IV ERSIT Y OF SCIENCE&TECHNOLO GY ・99・　文章编号:100025811(2008)0120099204基于dsPIC30F4012数字信号控制器PWM功能的数控恒流源设计李相锋1,郭前岗1,孟彦京1,邓震峰2(1.陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西西安　710021;2.中国兵器工业集团第二一二研究所,陕西西安　710065)摘　要:开发了一种基于电流闭环反馈控制的数控直流恒流源,介绍了该恒流源电路的详细设计思路.该系统主要利用数字信号控制器dsPIC30F4012作为核心控制部件,文中给出了设计的硬件电路和软件流程.实验结果表明,在10～2000mA的电流范围内,该恒流源能够达到1mA的恒流精度或更高.该电路调整方便,控制精度高,稳定性能好,纹波系数小,具有广泛的应用前景.关键词:dsPIC30F4012;数控;电流源;闭环中图分类号:TM910.2 文献标识码:A0　前言恒流电流源是科研、航空航天、半导体集成电路生产领域中一种很重要的电子设备.一般的恒流电流源往往是固定的输出一种电流值,或仅有几档电流值,不便于通用.当今,电源设备有朝着数字化的方向发展的趋势,然而绝大多数数控电源设计是通过高位数的A/D和D/A芯片来实现的,这虽然能获得较高的精度,但也使成本大为增加.本文设计了一种基于数字信号控制器(DSC)dsPIC30F4012芯片的PWM 功能实现的低成本高精度数控恒流源,能够精确实现0～2A的恒流[1].1　本数控电流源的设计技术指标(1)输入交流电压90～260V,50Hz;输出直流电压≤15V.(2)输出电流范围:1～2000mA,步进1mA.(3)可设置输出电流给定值,并可显示输出电流给定值和输出电流测量值(同时或交替显示电流的给定值和实测值).(4)具有“+”、“-”步进调整功能,步进值在1～99mA内可任意设置.(5)改变负载电阻,输出电压在15V范围内变化时,要求输出电流变化的绝对值小于等于输出电流值的0.1%+1mA.2　系统硬件设计系统总体设计采用自上向下的模块化设计思想.以数字控制器dsPIC30F4012作为控制核心的系统构成原理示意图如图1所示[2].图1为数控恒流源系统的总体框图.本系统通过矩阵式小键盘和L CD实现人机交流,小键盘负责输3收稿日期:2007-11-10作者简介:李相锋(1977-),男,陕西省合阳县人,工程师,在读硕士生,研究方向:电力电子与电力传动、高频高效模块电源基金项目:陕西省教育厅科学研究计划项目(编号:06J K350)陕西科技大学学报第26卷图1　数控恒流源系统的总体框图入要实现的电流值,液晶显示屏L CD122×32负责显示电流的设定值和实际的测试值.数字信号控制器(DSC )dsPIC30F4012根据输入的电流值产生对应的PWM 波,经过滤波和功率放大电路后对压控恒流元件进行控制,产生对应的输出电流,电流再经过采样电阻到达负载.同时,对采样电阻两端的信号进行差分放大,送入数字信号控制器(DSC )dsPIC30F4012的ADC 采集模块.数字信号控制器根据采集的值调整PWM 输出,从而调整了输出电流.如此反复,直到电流达到设定的要求.下面给出这些主要电路模块的设计过程和硬件设计电路图[3].2.1　人机接口模块电路的设计本模块包括小键盘电路和液晶显示电路.键盘的设计采用4×4的矩阵行列式键盘,这样16个按键的键盘与数字信号控制器dsPIC30F4012接口时只需要8根I/O 口线,并且键盘上各按键功能的分配可以通过软件设计做得十分合理.设置0～9共10个数字键、步进“+”、“-”及菜单键,等等.在本系统中,显示电路采用图形显示的L CD122×32液晶显示屏,用于输出电流的给定值显示和实际的测试值显示[4].2.2　数字控制器dsPIC30F4012核心控制模块设计系统的核心控制模块为dsPIC30F4012数字控制器,主要使用了dsPIC30F4012的全数字化PWM 功能和A/D 功能.本数控恒流源采用Microchip 公司高速的dsPIC30F4012型16位微处理器作为核心控制电路组成全数字化PWM 整流器.dsPIC30F4012有1个16位CPU 和1个dSP 内核,当内部最高时钟频率为120M Hz 时,进行一次16bit ×l6bit 运算的时间为8.3ns ,另外包括2048字节的寄存器RAM 、48kB 的片内程序空间、1024字节的EEPR ()M 、中断7个I/0口共21条I/0口线以及1路全双工的UAR T 功能模块、1个同步串行SPI 功能模块、1个FC 串行通信模块和1个CAN 串行通信模块,片内设有1个6通道的A/D 转换器,工作在10位模式,采样保持时间、转换时间、阈值检测方式和零偏补偿校正均可编程,同时有5个16位定时器、4路捕捉器、2路比较/标准脉宽调制单元(PWM )模块、1个6通道的MCPWM 控制器.dsPIC30F4012内专用PWM 控制器是其设计特色之一,这一设置大大简化了产生PWM 波形的控制软件和外部硬件,通过编程可产生独立的、具有相同频率和工作方式的3相6路PWM 波形,并由RE 口直接输出6路PWM 信号.PWM 信号是用来控制功率器件的导通与截止,从而改变加在恒流源负载上的平均电流,达到控制恒流源电流大小的目的.在数字信号控制器DSC 中产生PWM 信号用到一个计数器,用于产生三角波,计数器的峰值和载波周期不变.通过端口获取设定值(记V COMP ),记录在比较寄存器中.在计数器计数过程中,如果当前比较寄存器的值V COMP 与计数的值相等,则在相应PWM 引脚端在高电平与低电平之间进行切换,从而产生PWM 信号,经过驱动后控制恒流源模块栅极功率管的导通与关断.通过改变比较寄存器的值V COMP ,可以改变PWM 信号的占空比,调节恒流源的电流,以此实现需要的恒流源电流.数字控制器dsPIC30F4012内部有一个10位的A/D 转换器,当使用V CC 作为参考电压V ref 时,其分辨率为:V ref 2n =V CC210=0.005V.当系统需要更高的分辨率时,可以通过软件补偿的方法来实现[5].2.3　滤波和功放模块的电路设计与标准版的8051单片机不同,随着单片机技术的迅速发展,集成了众多功能的新一代数字信号控制器集成了A/D 、D/A 、PWM 、DSP 、E2ROM 等功能,因此改变了传统的设计思路.美国微芯公司出品的dsPIC30F 系列芯片便是一款高速的数字信号控制器(DSC ).dsPIC30F4012内专用PWM 控制器是其设计特色之一,这一设置大大简化了产生PWM 波形的控制软件和外部硬件,通过编程可产生独立的、具有・001・第1期李相锋等:基于dsPIC30F4012数字信号控制器PWM 功能的数控恒流源设计相同频率和工作方式的3相6路PWM 波形,并由RE 口直接输出6路高速PWM 信号,有利于实现高性能控制的需要.本设计中,采用片内PWM 功能实现准D/A 输出,控制恒流模块的给定电压V in .PWM 输出的方波经二阶RC 滤波电路获取直流分量,其滤波驱动模块电路如图2所示.图2　二阶RC 低通滤波电路图3　恒流模块电路二阶RC 低通无源滤波器的系统函数为:A (S )=A 0w n 2S 2+w n QS +w 2n ,其中,A 为通带增益,Q 为品质因素,w 0为截止频率.按此原理,可获得电路的具体参数.由于无源滤波器的负载能力差,信号经过二阶无源滤网络后衰减比较大,因此需要增加一级功率放大电路[6].2.4　恒流源模块电路的设计恒流源采用的功率器件是功率MOSFET ,型号是IRF540,V DD =100V ,I D =23A ,R DS (on )=77m Ω,恒流源控制模块电路原理图如图3所示.IRF540的栅极G 接PWM 波形后的直流电压,D 极接能提供15V/5A 的电流源,可以采用开关电源供电,源极S 用来接采样电阻和负载,采样电阻应采用温漂系数低,阻值为10m Ω,精度为1%的大功率锰铜丝电阻.当对采样电阻两端信号进行查分后,可得到采样电阻两端的电压值U ,而在已知采样电阻阻图4　程序流程图值的情况下,就可容易得到流经采样电阻的电流,即I =U/R.由于负载与采样电阻在同一条支路,故流经负载的电流也为I .差分放大电路的放大系数可根据采样电阻阻值以及ADC 的参考电压来选择,图3中要求R 1=R 3,R 2=R 4,放大倍数为R 4/R 3.需要注意的是该电路应该具用很高的输入阻抗,以减少对负载电路的影响.差分信号经ADC 送入数字信号控制器进行运算处理[7].3　软件系统设计软件的主要任务是完成参数设置、输出、显示;完成电流信号的实时采集、处理、显示.软件设计采用模块化结构,主要包括主程序模块、信号采集与处理程序模块、键盘处理程序模块、显示处理程序模块、数据输出处理模块等.主程序模块与各程序模块联系主要通过一段RAM 区域完成,在编程中也用了一些技巧,主要是为了使信号采集、数据运算做到高精度、快速.主程序模块完成系统参数的初始化与设置,并完成对各模块的初始化协调、调用及主要环节的自检等任务.数据输出处理程序模块则完成系统对恒流源的设定要求,其整个系统是一个动态的闭环系统.系统根据PWM 初始匹配值、设定值的大小不同,电流在开始时可能会与设定值存在较大的偏差.随着闭环系统的自我调整,逐渐使输出稳定在设定值上.系统达到稳定状态的时间以及稳定后电流值波动的幅度可根据设计要求由软件来调整,其程序框图如图4所示.・101・陕西科技大学学报第26卷表1　负载RL =10的测试结果设定值/mA测量值/mA 误差/mA 0.00.00.010.0010.00.030.0029.90.160.059.90.1100.099.90.1300.0299.80.2600.0599.80.21000.0999.40.62000.01999.0 1.0表2　负载RL =100的测试结果设定值/mA 测量值/mA 误差/mA 0.00.00.010.010.00.030.029.90.160.059.90.1100.099.90.1300.0299.80.2600.0599.0 1.01000.0998.0 2.02000.01998.0 2.04　实验结果影响输出电流稳定的参数很多,如电源的变化(源效应)、负载的变化(负载效应)、取样电阻的变化以及A/D ,D/A 的影响、环境温度的变化、噪声(纹波)、运放的漂移等.表1、表2给出了负载变化时系统的实验数据.从表1和表2的测试数据可以看出,该恒流源在负载为100以内时,在2000mA 的输出电流范围内最大电流误差仅为2mA ,在0～200mA 电流段误差仅为0.1%,满足了设计要求,达到了较高的精度.如果要提高300mA 段以上的精度,可以采用软件补偿的方法实现,即先测量足够多的测试数据,然后采用曲线拟合方法对数据分段进行补偿.5　结束语该设计采用闭环反馈控制的方法,构造出了实用的直流电流源,其输出电流的预置和调整精度与A/D 、D/A 的位数有紧密的关系.本设计的电流精度达到了0.1%,结构简单,成本低,系统稳定性好,精度高,能够满足科研、工业生产要求.如果设计要求电流更大的恒流源,则更换更大功率的+15V/I 电源和合适的MOSFET 功率元件即可.参考文献[1]刘　润,谭　薇,程荣贵.一种高精度数控直流源的设计[J ].现代电子技术,2006,(7):1352137.[2]欧伟明,罗三定,张继红.智能数控电流源的设计[J ].通信电源技术,2006,23(5):52254.[3]Microchip 公司的微处理技术手册[R ],2006.[4]李银祥,姚向东,安继明,等.数控电流源[J ].现代科学仪器,2001,(6):52253.[5]邵　康.高精度数控直流电源的设计[J ].无锡轻工大学学报,1997,16(1):66270.[6]胡庆波,张晓峰,吕征宇.一种新颖的全数字式双向恒流源电路的设计[J ].电力电子技术,2006,40(3):123.[7]刘全盛.一种基于恒流源原理的自举驱动方法[J ].电机与控制学报,2004,8(1):82284.DESIGN OF DIGITAL CONTROL CURRENT SCOURCE BASED ON PWM FUNCTION OF DSPIC30F4012DIGITAL SIGNAL CONTROLL I Xiang 2feng 1,GUO Qian 2gang 1,M EN G Yan 2jing 1,D EN G Zhen 2feng 2(1.School of Electrical and Information Engineering ,Shaanxi University of Science &Technology ,Xi ′an 710021,China ;2.The Research Institute 212of CN GC ,Xi ′an 710065,China )Abstract :A DC constant current power supply circuit based on current closed 2loop feedback cont rol is brought forward in t his paper and how to design t he circuit is also emp hatically in 2t roduced.Digital Signal Controller dsPIC 30F 4012was used as a cont roller ,and hardware ar 2chitect ure and software flowchart were p rovided.And t he design have 1mA or higher preci 2sion wit hin t he current of 10～2000mA.The result s of experiment s show t hat t he circuit is convenient to be adjusted and has high accuracy of cont rol ,good stability ,low ripple quo 2tient and pro sperous f ut ure of application.K ey w ords :dsPIC 30F 4012;numerical controlled ;current source ;clo sed loop ・201・。

数控PWM高精度电源的电路组成和设计原理

摘要随着时代的发展，科技的进步，数字电子技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域。

电源技术也在进步，本文将介绍一种数控PWM高精度电压源，与普通电源相比他的精度要高很多，主要应用于高精密的设备。

本文主要介绍了数控PWM高精度电源的电路组成和设计原理。

叙述了整个设计过程以及对各个部分单元电路的设计思路、设计方案的选择、元器件的选择。

本电源由时钟脉冲、计数电路、置数电路、比较电路、PWM波产生电路、滤波电路、稳压电路七部分组成。

本电源通过数控对PWM波进行调制，来实现输出电压的变化。

关键词数控；PWM调制；时钟脉冲；计数器AbstractWith the development of the times, and the advancement of technology, digital electronic technology now that we live, work, research, in all fields. Power Technology is progress, the paper will introduce a high-precision CNC PWM voltage source, compared with a conventional power supply to his accuracy is much higher, mainly used in high-precision equipment.This paper introduces a high-precision CNC PWM power circuit components and the design principle. Describes the whole design process, as well as the various parts of the unit circuit design, the design choice, the choice of components. Power from the clock pulse, counting circuit, a few home circuit, compared circuit, a wave PWM circuit filter circuit, the voltage regulator circuit composed of seven parts. NC to power through this wave PWM modulation to achieve the output voltage changes.Key words NC PWM modulation Clock pulse Counter目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 设计任务与要求 (1)1.2.1 设计目的 (2)1.2.2 设计题目的概述 (2)1.3 本章小结 (2)第2章总体设计方案 (3)2.1 设计方案 (3)2.2 电路方框图的说明 (4)2.3 本章小结 (4)第３章单元电路设计 (5)3.1 电源电路 (5)3.1.1 电源电路的组成 (5)3.1.2 参数计算 (8)3.2 PWM波产生电路 (9)3.2.1 计数电路 (10)3.2.2 比较电路 (12)3.2.3 时钟脉冲及PWM波产生电路 (14)3.3 滤波电路 (21)3.4 稳压放大电路 (21)3.4.1 三种比例运算电路的比较 (22)3.4.2 复合管 (24)3.5 过流保护电路 (25)3.6 本章小结 (25)第4章整机电路的工作原理 (26)4.1 整机工作原理 (26)4.2 本章小结 (28)第5章电路的组装与调试 (29)5.1 元器件的选择 (29)5.2 使用仪器 (30)5.3 电路的安装与调试 (30)5.3.1 电路的安装 (30)5.3.2 电路的调试 (31)5.4 本章小结 (35)结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 (39)附录2 (43)附录3 (49)附录4 (51)第1章绪论1.1 课题背景从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。

基于PWM的精密数控电源设计

基于PWM的精密数控电源设计发表时间：2018-11-02T17:19:29.560Z 来源：《知识-力量》2018年12月上作者：刘景文[导读] 设计以FPGA为控制核心的精密数控电源,通过硬件设计和参数计算，设计基于Verilog HDL相关程序，完成基于PWM的精密数控电源设计，通过调节PWM占空比实现输出电压的精密调节,调节精度达0.011V，具有一定的实用价值。

关键词：（天津滨海职业学院，天津塘沽 300451）摘要：设计以FPGA为控制核心的精密数控电源,通过硬件设计和参数计算，设计基于Verilog HDL相关程序，完成基于PWM的精密数控电源设计，通过调节PWM占空比实现输出电压的精密调节,调节精度达0.011V，具有一定的实用价值。

关键词：PWM；鼠标滚轮编码器；二阶RC滤波器一、引言做为电子领域常用的设备，直流稳压电源在教学、科研等领域广泛应用。

传统的多功能直流稳压电源功能简单、精度低且体积大、复杂度高。

精密数控电源精度高、输出电压调节方便已经替代传统电源，在教学、科研等领域广泛使用。

精密数控电源广泛以单片机为控制核心，通过控制D/A电路、经集成运放转换为数控电压，最后由三极管放大、RC网络滤波，最终得到稳定数控电压。

为单片机核心的精密数控电源，电路功能模块化，设计简单，结构紧凑，价格适中，性能卓越。

本文提出基于PWM的精密数控电源，以FPGA/CPLD为控制核心，通过控制PWM占空比，信号经RC滤波器滤波，转换为稳定数控电压，最后由三极管进行电流放大得到稳定数控电压。

本设计结构非常简单，价格便宜，调节精度高。

二、系统硬件设计与参数计算基于PWM的精密数控电源系统的硬件由输出电压调节、二阶RC滤波器、三极管电流放大、A/D电压采集、数码显示五部分组成。

采用altera公司的EPF10K10LC84为控制核心，使用40MHZ时钟频率，VCCIO电压取5V。

（一）、输出电压调节部分设计与参数选择输出电压调节部分采用鼠标滚轮编码器，鼠标滚轮编码器本质是两个开关，在旋转的过程中，两个开关依次闭合，编码器产生A、B两路脉冲。

同步发电机PWM整流器励磁系统的研究

２１００年
第１期９
ＳＩＮＥ＆ＴＣＮＬＧＮＯＭＴＯＣＥＣＥＨＯＯＹＩＦＲＡＩＮ
ｏ机械与电子０
科技信ＪＩＬ
同步发电机ＰＷＭ整流器励磁系统的研究
方斌刘菊青张立（淮北煤电技师学院安徽淮北２５０）３００
ｇｎｒｔ．ｅｅａｅ
【ｙｗｏｄ］ｉｌｉＨｉ－ｏｅ－ａｔｒｅｔｅ；ｘｉｔｎＳｓｅＭａａＫｅｒｓＳｍｕａｏｔｎ；ｇＰｗｒＦｃｃｆｒＥｃｔｉｙｔｍ；ｔｂｈｏＲｉｉａｏｌ
Ｏ引言
随着各种电力电子装置应用的普及，电网的谐波污染也１严３趋
ＦＡＮＧｎＬＩＪ —ｑｎｇＺＨＡＮＧＢｉＵｕｉＬｉ
（ｎｕａｂｉｏｌＥｅｔｉｔ￣ｈａｉＣｌｇ，ａｂｉｈｉ２５ｏ）ＡｈｉＨｕｉｅＣａ＆ｌｃｒｃｙＴｍｄ／ｏｌｅＨｕｉｅＡｎｕ，３０Ｏｉｓｅ
响。采用双闭环控制策略使同步电机机端电压得到较好的控制，免避了励磁系统的谐波输出、高了功率因数，系统更有效地运行。提使这种新型的变流技术应用于发电机励磁系统，现了励磁电流低谐波及功实
图中：ｅｉｒｍ（）１
图３相 ■ 关系图
脉宽调制（ＷＭ）Ｐ技术，是近年来随着Ｐ本ＷＭ高功率因数整流器应用于发电机励磁系统，代替原有的可控硅励磁系统，析得出了Ｐ分ＷＭ整流器在不同坐标系下的数学模型．并研究了控制系统调节器参数对励磁系统的影

基于PWM整流器的开关磁阻电机驱动系统

ｒｅｄｕｃｅｌｏａｄｍｕｔａｔｉｏｎｏｆｄｃｖｏｌｔａｇｅｒｉｐｐｌｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｃｏｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙｏｆ
研究与开发
基于ＰＷＭ整流器的开关磁阻电机驱动系统
陈静张能２
（１．淮阴师范学院物电学院，安徽淮安２２３３００；４３００７４）２．国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，武汉
ｓｔｕｄｉｅｄｓｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｍｏｔｏｒｄｒｉｖｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＰＷＭｒｅｃｔｉｉｅｆｒ．Ｕｓｉｎｇｐｈａｓｅ — ｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ
２．ＷｕｈａｎＮａｒｉＬｉｍｉｔｅｄＬｉａｂｉｌｉｔｙＣｏｍｐａｎｙｏｆＳｔａｔｅＧｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ４３００７４）
ｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＲＭ；ＰＷＭｒｅｃｔｉｉｅｆｒ；ｐｈａｓｅｌｏｃｋｅｄｌｏｏｐ：ｌｏａｄｆｅｅｄ．ｆｏｒｗａｒｄ

基于dsPIC30F4012数字信号控制器PWM功能的数控恒流源设计

（．１陕西科技大学电气与信息工程学院，陕西西安
安７０６）１０５
７０２；．１０１２中国兵器工业集团第二一二研究所，陕西西
摘
要：开发了一种基于电流闭环反馈控制的数控直流恒流源，绍了该恒流源电路的详细介
设计思路．系统主要利用数字信号控制０４ｌ作文
计的硬件电路和软件流程．实验结果表明，ｌ～２００ｍＡ的电流范围内，恒流源能够达在ｏ０该到ｌｍＡ的恒流精度或更高．电路调整方便，制精度高，定性能好，波系数小，有广该控稳纹具
泛的应用前景．关键词：ｓＩ３Ｆ０２数控；电流源；闭环ｄＰＣ０４ｌ；中图分类号：ＴＭ９０２１．文献标识码：Ａ
０前言
恒流电流源是科研、航空航天、半导体集成电路生产领域中一种很重要的电子设备．一般的恒流电流源往往是固定的输出一种电流值，或仅有几档电流值，不便于通用．当今，电源设备有朝着数字化的方向发展的趋势，而绝大多数数控电源设计是通过高位数的Ａ／和Ｄ／芯片来实现的，虽然能获得较高然ＤＡ这的精度，也使成本大为增加．文设计了一种基于数字信号控制器（ＳｄＰＣ０４１但本ＤＣ）ｓＩ３Ｆ０２芯片的ＰＭＷ
９・９
文章编号：００５１（ｏ８ｏ一０９０１０ —８１２ｏ）ｌ０９ —４

一种基于PWM整流器的开关磁阻电机驱动系统

作者简介
丁北平（１９８２．），硕士研究生，工程师，研究方向为电力系统继电
保护。
一
种基于ＰＷＭ整流器的开关磁阻电机驱动系统
件开通和关断。
开关磁阻电机具有结构简单、工作可靠、成本低等优点，
适用于矿山恶劣的开采环境。全数字控制的开关磁阻电机驱
上一级开关Ｉ＋Ｔ２ｍｓ
１．７保护失灵时
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在装置分别通过国家电网自动化设备电磁兼容实验室、华东中试所、西安高压电器研究所的型式试验、动模测试和引弧试验，使其达到入网应用级别后，该方案已在浙江宁波电网１１０ｋＶ青竹变投入
技术与应用
表２
序号１２３４５６保护逻辑馈线保护１主变低压侧保护２主变低压侧保护母联保护馈线死区保护主变低压侧死区保护保护范围馈线柜电缆室、开关室开关的负荷侧Ｉ段母线上的馈线柜母线室、１主变柜开关室开关的母线侧ＩＩ段母线上的馈线柜母线室、２主变柜开关室开关的母线侧馈线柜母线室、母联过渡柜、母联柜
、
动作时间速动速动速动速动ＴＩｍｓｍｓ
馈线柜开关室开关的母线侧主变柜开关室开关的主变侧
主变高压侧开关
７
８
母联死区保护
失灵保护

双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统设计的开题报告

双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统设计的开题报告标题：双PWM变换器励磁的交流励磁发电机励磁系统设计一、研究背景与意义交流励磁发电机是目前电力系统中主要的励磁方式，一般使用电抗器或可控硅稳压器进行励磁。

然而，传统的励磁方式存在稳定性和效率等方面的问题，因此研究更为高效和稳定的励磁方式具有重要意义。

而双PWM变换器作为一种新颖的变换器，具有快速响应、高效率等优点，适用于高性能的励磁控制系统，因此设计一种基于双PWM变换器的交流励磁发电机励磁系统，有着重要的理论和实际意义。

二、主要内容本研究拟设计一种基于双PWM变换器的交流励磁发电机励磁系统，并对该系统进行仿真和实验研究。

具体研究内容包括以下几个方面：1. 双PWM变换器原理及应用介绍双PWM变换器的基本原理、组成和应用范围，探讨其在交流励磁发电机励磁系统中的优势和应用前景。

2. 励磁控制策略设计设计双PWM变换器下的励磁控制策略，包括电压控制和电流控制两种方式，并进行仿真验证。

3. 功率因数控制方法研究针对交流励磁发电机励磁系统中的功率因数控制问题，研究一种改进的控制方法，提高系统功率因数。

4. 系统仿真分析利用Simulink软件建立交流励磁发电机励磁系统的仿真模型，验证设计的励磁控制策略和功率因数控制方法的有效性。

5. 实验研究在实际交流励磁发电机上，搭建基于双PWM变换器的励磁控制系统，进行实验研究，验证仿真结果的正确性和实用性。

三、预期成果本研究旨在设计一种基于双PWM变换器的交流励磁发电机励磁系统，并在仿真和实验研究中考察该系统的性能表现。

预期成果如下：1. 提出一种利用双PWM变换器的交流励磁发电机励磁系统控制策略，并进行仿真分析、探讨控制策略的优点和适用范围。

2. 提出一种有效的功率因数控制方法，通过仿真和实验验证该方法的有效性。

3. 制作小型交流励磁发电机样机，实现基于双PWM变换器的励磁控制，测试并验证系统性能表现。

四、研究进度安排1-2周：阅读相关文献，深度了解双PWM变换器原理及交流励磁发电机的励磁系统设计。

基于PWM技术的数控恒流源电路

基于PWM技术的数控恒流源电路
现今，电源设备有朝着数字化方向发展的趋势。

然而绝大多数数控电源设计是通过高位数的A/D和D/A芯片来实现的，这虽然能获得较高的精度，但也使得成本大为增加。

本文介绍一种基于AVR单片机PWM功能的低成本高精度数控恒流源，能够精确实现0～2A恒流。

系统框图
图1为系统的总体框图。

本系统通过小键盘和LCD实现人机交流，小键盘负责接收要实现的电流值，LCD 12864负责显示。

AVR单片机根据输入的电流值产生对应的PWM波，经过滤波和功放电路后对压控恒流元件进行控制，产生电流，电流再经过采样电阻到达负载。

同时，对采样电阻两端信号进行差分和放大，送入ADC。

单片机根据采集到的值调整PWM输出，从而调整了输出电流。

如此反复，直到电流达到设定要求。

图1 数控恒流源系统框图
模块介绍。

数字励磁调节系统的设计和实现

数字励磁调节系统的设计和实现吴克文【摘要】本文设计了一个数字励磁调节系统，采用了以TI公司的TMS320F240型DSP器件作为主要芯片，用IGBT替代逆导可控硅，设计了H型的可逆励磁调节系统。

在此硬件电路的基础上，设计了系统软件程序，从而实现了励磁调节系统的数字化。

【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2014(000)022【总页数】2页(P45-45,46)【关键词】数字励磁;DSP;调节系统【作者】吴克文【作者单位】黄冈职业技术学院电子信息学院湖北黄冈 438000【正文语种】中文本文设计了一个数字励磁调节系统，采用了以TI公司的TMS320F240型DSP器件作为主要芯片，用IGBT替代逆导可控硅，设计了H型的可逆励磁调节系统。

在此硬件电路的基础上，设计了系统软件程序，从而实现了励磁调节系统的数字化。

数字励磁；DSP；调节系统我国现有的水下舰船电力推进系统中，大部分使用的是模拟控制方式。

而模拟控制方式制造出来的设备往往操作笨重且体积庞大。

水下舰船其工作环境主要在水下，一旦远距离工作船员往往希望设备操作方便、简单、灵活，且生活空间宽敞。

而数字控制技术在网络技术的匹配下，实现了系统的统一调度与安排，甚至可以进行远距离的遥控，如能设计出数字化设备对目前使用的模拟设备进行更新换代，对整个电力推进系统进行优化设计，提高整个电力推进系统的智能化程度，方便操作者的使用，有效地解决模拟控制带来的弊端，是我们目前面临的一个现实问题。

而设计数字励磁调节系统正好满足这一要求。

直流双闭环数字控制的励磁调节系统与模拟控制的励磁调节系统结构基本相同，主要区别是把原来由电压量表示的给定信号和反馈信号改用数字量表示，将原来由分立器件完成的各种功能集中到微处理器（控制器）的软件中实现。

在励磁调节器设计中可以采用各种微处理器，DSP是其中一种选择。

微处理器完成的控制功能，主要包括数字速度调节器ASR、数字电流调节器ACR及数字触发器。

新型PWM控制在发电机励磁设备中的应用

Ｋｅｒｓｘｉｔｎｅｕｐｅｔ；ＰＭｏｔｏ；ＡＴ８Ｃｚ５ｉｒｙｗｏｄ：ｅｃｔｉｑｉｍｎｓＷａｏｃｎｒｌ９０１ｔｍｅ
中图分类号：Ｍ３；２３文献标识码：Ｔ１ＴＰ７Ａ文章编号：１７ —８８｛０７０６１３０２０）３—０２ —００３６
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｒｄｔｎｌｍａｌｒＭｅｉｍｅｅａｏｘｉｔｎｅｕｐｅｔａｅｎＡｎｌｇＥｌｃｒｎｃＴｅｈａｉｏａＳｌｄｕｇｎｒｔｒｅｃｔｉｑｉｍｎｓｂｓｄｏａｏｅｔｏｉｃ．ｉｏａｏ
维普资讯
广西电力
２００７年第 ห้องสมุดไป่ตู้ 期
动的稳压过程，其控制波形如图３ｂ所示。（）
３３传统发电机励磁控制设备的缺点．
①可靠性不高。给定值Ｕｆ由电位器给定，当使用时间较长时极易导致接触不良和输出电压不稳定，给用电设备造成极大的安全隐患。 ②启动性能不好。在刚开始启动时，如果反馈量过大极易造成发电机输出电压产生较大的超调量，为了减少超调可以降低反馈量，但又导致启动过
３１自起励过程．
２发电机励磁控制设备的基本工作原理
发电机励磁设备具有自动调节发电机励磁电压大小、稳定输出电压的功能。对于中小容量（０Ｗ５０ｋ以下）低压（机端电压为４０Ｖ的同步发电机，０）一般采用可控硅相控整流的自并激励磁方式。自并激励磁是指发电机的励磁电源是从其自身发出的一部分交流电中取出，供给三相相控整流桥，变为大小可以控制的供发电机励磁的直流电。改变相控整流桥可控硅的导通角，就可以改变发电机励磁直流电压的大

(数控加工)数控恒流源系统设计

（数控加工）数控恒流源系统设计毕业设计题目:学院名称：班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：20 年06月13一：概述1.1选题背景和意义电源为保障系统的安全性与稳定性都起到有至关重要的作用，本篇我们主要研究恒流源。

而恒流电源由于它体积特别小、损耗相对低、而效率较高、还有它简洁的电路都比较受欢迎，在我们平时用的计算机设备、通信设备，仪器仪表上面，还有航空航天上面通信设备等都需要恒流源系统。

近年来电子信息的产业是发展相当快的，恒流电源也更多的被运用到我们生活中，因此，对恒流电源的研究就显得更有意义以及价值。

数控恒流源技术是一种对实践性要求很高的工程技术，它存在与各个行业中，我们在日常会经常看到。

电源技术还和电气电子、控制理论等一些其它科学领域相互交叉融合，促进了现在信息技术和电源技术的发展。

这也预示着在系统上面对电源技术的要求更高。

普通的电源系统在工作时候容易产生误差，这样会对整个系统的精确度产生影响，更严重的是会带来很多严重的后果。

世界各国为了解决这个问题便对电源产品制定了不同要求和一系列产品精度标准，只要达到要求达到标准后才可以进入市场。

经济全球化的发展让电源产品流通更加方便，但是必须满足国际标准才可以有通行证。

数控电源发展的比较晚，从八十年代才开始，那个时候电力电子的理论就开始建立。

电力电子理论为今后的电源产品的发展奠定了很好的理论基础，随之，数控电流源技术得到了快速蓬勃的发展。

但是市场上的很多产品还是输出精度低，带负载能力较差，体积相对大等缺点。

当然这也给了数控电流源的发展指明方向就是不断完善上面的缺点不足。

数控直流电流源对精度的要求会越来越高。

单片机，新的控制理论，这些都为精确数控电源的发展提供基础。

从组成上，数控电流源分为器件、主电路和控制电路三部分。

在这个课题中我们主要分析的是基于单片机的数控直流恒流源系统的设计，电源是能够向负载提供恒定的电流。

因为恒流电源的在日常生活中应用范围比较广泛，在很多地方都是不可缺少的。

数控恒流源的设计与实现

数控恒流源的设计与实现数控恒流源是一种电子设备，它可以在恒定的电流范围内自动调节输出电流。

这种设备被广泛应用于电子、机械、光学、医疗等领域。

它具有精度高、效率高、可靠性强等优点。

下面，我们将详细讨论数控恒流源的设计与实现。

一、设计方案1.数控恒流源的工作原理数控恒流源的工作原理是利用电阻、电感和开关管等元件组成一个功率电路，通过对开关管的控制，来调节输出电流。

具体过程如下：①从外部输入一个控制信号。

②控制信号由微控制器或其他控制元件解码。

③解码器将控制信号转换为PWM信号。

④PWM信号控制开关管，使其按照一定的频率开闭。

⑤开关管在闭合瞬间，会将电源的电能存储在电感中。

⑥当开关管打开时，存储在电感中的电能会被释放，形成一定的输出电流。

（注：开关管的频率一般在几十KHz以上，这样可以减小开关管的体积，并提高效率。

）2.电路设计数控恒流源的电路设计需要考虑到以下因素：（1）电路的精度：为保证电路输出的电流精度，需要选择高精度的元件。

（2）电路的效率：在能满足精度要求的前提下，应尽量提高电路的效率，以减小体积和降低成本。

（3）电路的稳定性：电路需要在多种不同的工作条件下稳定地输出电流，因此需要在设计中考虑到各种因素的影响。

（4）电路的控制：为了保证电路的稳定和精度，需要采用数字控制技术，实现对电流的精确控制。

基于以上考虑，我们可以设计出如下电路：（1）控制电路：采用单片机或FPGA等数字控制芯片，实现对电路的精确控制。

（2）功率电路：由电源、电感、开关管、稳压电路等部分组成。

（3）反馈电路：通过反馈电路，实现对输出电流的精确测量和控制。

二、实现方法1.电路的制作电路的制作需要根据电路设计方案进行，选择合适的元件进行制作。

在制作的过程中需要注意以下几点：（1）元件的选取需要严格参照设计方案，要保证元件的精度、效率和稳定性。

（2）焊接需要仔细，避免焊接不牢固或损坏元件。

（3）在调试电路时，需要注意安全，避免电路损坏或对人身安全造成影响。

带有PWM调光的恒流控制系统及其控制方法[发明专利]

专利名称：带有PWM调光的恒流控制系统及其控制方法专利类型：发明专利
发明人：李永红
申请号：CN201911032405.2
申请日：20191028
公开号：CN110769563A
公开日：
20200207
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种带有PWM调光的恒流控制系统及其控制方法。

所述控制方法包括：在PWM调光信号为高电平的第一时间段，恒流系统工作在开环状态，即电流检测信号与固定的参考电压相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM调光信号为高电平的第二时间段，恒流系统工作在闭环状态，即电流检测信号与运算放大器输出相关的信号相比较生成系统的占空比控制信号控制功率管的开关；在PWM信号为低电平时功率管处于关断状态。

申请人：深圳欧创芯半导体有限公司
地址：518000 广东省深圳市南山区南山街道南山社区南新路阳光科创中心一期B座1403
国籍：CN
代理机构：深圳市惠邦知识产权代理事务所
代理人：满群
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ｅｘｃｉｔｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｏｎｅ，ｔｈｉｓｎｅｗｅｘｃｉｔｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｍａｙｐｒｏｖｉｄｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｉｎｐｒｏｇｒａｍｎｉｆｎｇａｎｄｂｅｔｔｅｒｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｉｎｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．
ＪｉａＨｕａ，ＺｈｕＨｅｌｉｎ
ＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰＷＭｓｗｉｔｃｈｉｓｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｖａｒｉｅｓｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｅｉｃｆｉｅｎｃｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ．
数可能会发生变化，进而导致励磁电流变化，使得测量
结果发生偏差。为此，传统的电磁流量计励磁系统上常增加检流环节以确保电流的稳定【３＿。ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷａｖｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）开关技术也叫ＤＣ— ＤＣ转换技术，广泛应用
关键词：电磁流量计：ＰＷＭ开关：励磁恒流源
中图分类号：ＴＨ８１４文献标识码：Ｂ文章编号：１６７４ — ７７２０（２０１３）１５ — ００３１ — ０３
ＤｅｓｉｇｎｏｆａｎｅｗｅｘｃｉｔｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｄｏｎＰＷＭｓｗｉｔｃｈｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｌｆｏｗｍｅｔｅｒ；ＰＷＭｓｗｉｔｃｈ；ｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅ
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制作的无阻流器件流量计 ¨ ｌ。而励磁系统的设计是电磁流量计
Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｂｅｉｍｐｌａｎｔｅｄｉｎｔｈｅｅｘｃｉｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒ，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈ￣ｅｄｂａｃｋｌｏｏｐ，ｔｈｅｎｅｗ
ＰＷＭ开关电源是利用现代电力电子技术控制开关
１ＰＷＭ开关技术及设计方案
管开通和关断的时间比率，维持电压稳定输出的一种电源．开关电源一般由脉冲宽度调制、控制ＩＣ和ＭＯＳＦＥＴ
在各行各业中，比较成熟的应用有汽车电子、电力电子、ＬＥＤ等［５－６１。这种技术通过调整ＰＷＭ波占空比来控制输出的电压和电流，相比于传统线性电源有着节能、高效、可控性强等优势。本文基于这种设计思想，构造了一种励磁电流大小随单片机输出ＰＷＭ占空比变化而可调的
的核心技术之一，传统的电磁流量计大多采用线性模拟恒流源的Ｈ桥搭建方式，但是随工作环境的变化和时间的推移，励磁驱动模块参数及电磁流量计励磁线圈参
一
定的Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
基于ＰＷＭ开关技术的数控恒流励磁系统设计
贾华，朱鹤林（内蒙古科技大学信息学院，内蒙古包头０１４０１０）
摘要：ＰＷＭ开关电源技术以节能、高效、可控性强的优点广泛应用于各种工业场合。基于ＰＷＭ开关技术思想．提出了一种电磁流量计的数控励磁恒流源方案，并采用负反馈手段，使其输出电流值稳定地跟随给定值以实现恒流源。这种数控励磁恒流源与传统线性恒流源相比有着恒流源大小编程可调的优势，同时由于电路工作在开关状态，因此在功耗方面也优于线性恒流源。