基于TMS320F2812的变频调压功率信号源

2019-08-02 16:46发布

本文介绍应用于仪器和设备测试的高精度宽频率功率信号源的设计。传统的功率信号源一般采用线性电源或模拟控制的功率开关变换电源。随着高性能DSP控制器的出现,使采用数字化控制的功率开关变换电源作为功率信号源成为可能,这有利于提高系统的集成化水平和控制功能。本文介绍的功率信号源采用工作频率为150MHz的DSP TMS320F2812控制。并且采用DC/DC和DC/AC两级联合调节实现。
1 系统的整体结构
本文介绍的功率信号源可提供输出电压从2~100V可变,频牢从20~l000Hz可变,并且可以在50Hz基频的情况下叠加基波幅值0~30%的直流分量与2~9次的各次谐波分量。输出电压幅值最小可调步长和分辨率为O.1V,输出电压频率最小可调步长和分辨率在20~100Hz时为O.1 Hz,在100~l 000Hz时,为1Hz。在额定工作条件下,在2~100V范围内,应能连续输出0.5A的电流,即最大输出50VA的功率。
为了满足系统的高精度及输出电压和频率均可变的要求,系统框图如图l所示,整个系统由AC/DC、DC/DC和DC/AC三部分组成。由于对输出功率的要求比较小,所以采用了反激式直流变换电路。DC/AC级采用全桥逆变电路。整个系统的控制是基于TT公司的DSP TMS320F2812。DC/DC环节采用INFINEON公司的ICES2AS01控制,其给定信号Vnf由DSP根据控制要求产生,从而获得可调的直流电压Vdc。CC/AC环节由DSP直接进行PWM控制,从而产生所需的功率信号波形。



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19条回答
wangdezhi
1楼-- · 2019-08-03 11:18

当m一定时,根据该式和所要求的功率信号输出电压值可计算出DC/AC级的输入电压值,并由此给出DC/DC级输出电压的给定值。由于在基频50Hz的情况下,有时需要叠加0~30%的直流分量或者与2~9次的各次谐波,所以输出电压幅值作为参考。在不需要叠加的时候,当输出电压Vo已给定,则输出电压幅值Vom也相应给定,输入电压由公式





确定,取m=0.9,则





在叠加直流分量与谐波的时候,当输出基频的电压幅值与所叠加的直流分量或谐波的次数与幅值都给定后,则得到一个输出电压的幅值Vom,考虑功率MOSFET的通态压降等因索,输入电压给予一定的裕量,对上述公式进行一定的修正:




wangdezhi
2楼-- · 2019-08-03 16:42
 精彩回答 2  元偷偷看……
wangdezhi
3楼-- · 2019-08-03 17:50
在DSP里,逆变器输出电压的给定值是以一个单位正弦表(Q15)乘以一个给定值(Q10)的形式给出的,最终与逆变器输出电压的采样值比较的数是一个Q25的数(即单位正弦表里的数乘以系数225).所以输出电压最小可调步长为



满足系统要求。
当输出频率改变时则调用变频子程序。由于输出电压频率从20"1000Hz可变,为了达到一定的精度要求,希望开关管的开关频率尽量高,在这里,采取分段的方式来进行设置,如图6所示。


wangdezhi
4楼-- · 2019-08-03 21:26
采取分段方式设置开关频率的目的是为了在整个频率范围内都有一个较高的开关频率,以提高精度并易于输出滤波。表l中给出了不同频率范围段的相位精度及最小可调步长。在20~100Hz情况下,最小可调步长小于O.1 Hz满足系统要求,在100Hz以上最小可调步长小于1 Hz也满足系统要求。这样,保证了在输出电压频率范围变化较大的情况下,开关频率的变化范围大概从60"126kHz,取L=1mH,C=0.47μF,截止频率约为73kHz,对上述开关频率的范围都可以达到较好的滤波效果。
3 实验结果
实验结果如图7"图12所示。


wangdezhi
5楼-- · 2019-08-03 21:37








wangdezhi
6楼-- · 2019-08-03 23:35
4 结语

本文提出了变频调压功率信号源的设计方案.通过TMS320F2812对DC/DC和DC/AC两级联合调节,实现了高精度的宽范围变频调压交流电源。

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