小功率智能化中頻逆變電源的研制 小型化和高性能
研發一種依據TMS320LF2407A數字信號處理器和PS21964智能功率模塊（IPM）的智能化SPWM中頻逆變電源操控體系。對中頻逆變電源的功率主電路、操控電路以及維護電路等進行了具體論述。完結了中頻逆變電源小型化和高功能的技能需求。
0 概述
在武器裝備電氣體系中，400Hz中頻逆變電源是其廣泛運用的電源之一。在對其歸納電氣體系中的各電氣設備進行功能測驗與毛病診斷時，需求400Hz中頻逆變電源為其供應真實的模擬作業環境，以完結信號的收集與處理，然后判別出體系的作業狀況，對所發作的毛病進行準確定位。現有的400Hz中頻逆變電源因其體積較大，不能滿意測驗設備小型化的需求，因而，咱們研發了一種小功率智能化中頻逆變電源，將其放在測驗設備內部，減小了測驗設備的體積，提高了測驗設備的可靠性。
1 體系硬件規劃
圖1為中頻逆變電源硬件原理圖。
1.1 整流濾波電路
整流濾波電路是將220V、50Hz交流電經過全橋整流與電容濾波后得到311V直流電供應逆變電路中的IPM模塊，為其供應直流母線電壓。整流橋選用KBL608全橋整流模塊，電容濾波器選用2只450V、470μF的電解電容并聯。
1.2 逆變電路
逆變電路選用三菱公司的PS21964智能功率模塊。該模塊具有以下特點：1）逆變橋選用第5代平面型IGBT和CSTBT功率芯片，損耗更低；2）選用自舉電路結構，可單電源驅動；3）內置專用HVIC，可直接由DSP驅動；4）輸入接口電路選用高電平驅動，增強了模塊自維護才能；5）具有短路和操控電源欠壓維護，6）體積小，只有38×24×3.5mm.
因為電源規劃輸出為單相交流電，而PS21964模塊內部為三相逆變橋，故在電源規劃時，選用其間兩相（U、V）。PS21964模塊既可單電源驅動，又可多電源驅動，規劃時選用多電源驅動方法。在電路中，R18為電流檢測電阻，完結短路維護；R12、C5為濾波電路；因為PS21964模塊的毛病輸出端為漏極開路型，因而增加了R13上拉電阻。
1.3 中頻變壓器與中頻濾波電路
中頻變壓器選用R型400Hz鐵芯，銅制漆包線繞制，變比為1.05：1.因為體系中的載波頻率為12kHz，因而中頻濾波器的截止頻率選為2kHz，憑借中頻變壓器的漏感，依據核算公式核算可得濾波電容值為20μF，故選用耐壓值為600V的CBB電容。
圖2 中頻逆變電源主電路
1.4 電壓反應電路
電壓反應電路是將輸出電壓調度后反應給DSP的A/D變換端以完結電壓平均值閉環反應操控。
因為輸出電壓為115V、400Hz交流電，首先運用變壓器將輸出電壓將變為0～5V的電壓信號，經全橋整流、電阻分壓后反應到DSP的ADCIN 01腳。如圖3所示。
1.5 DSP操控電路
TMS 3 2 O L F 2 4 O 7 A D S P操控電路首要由TMS320LF2407A芯片子體系和供電電路構成。TMS320LF2407A芯片子體系首要包含時鐘、復位、外部存儲、JTAG仿真接口等電路，其規劃時可參考產品手冊引薦電路進行挑選。體系規劃時，選用EVA事情管理器模塊的PWM1～PWM4輸出4路PWM波信號。
1.6 驅動與維護電路
（1）封閉PWM操控信號維護。
IPM的PWM操控信號經帶操控端的三態收發器74LS640輸出后送共態脈沖互鎖電路。IPM的毛病輸出信號送入74LS640的使能端。當IPM沒有毛病發作時，74LS640選通，IPM正常作業；IPM發作毛病時，74LS640截止，封閉一切IPM的操控信號，關斷IPM，到達維護目的。如圖4所示。
（2）共態脈沖互鎖電路。
在運用IPM的過程中咱們發現，當選取IPM時，若留出滿意的余量，IPM通常狀況下不容易損壞，但有時仍有損壞狀況發作，剖析其緣由，均為發作過流，經過丈量微處理器輸出的PWM信號，發現同一橋臂的操控信號在主電路為高壓大電流狀況下很容易疊加攪擾信號，致使同一橋臂的兩個IGBT發作直通，致使模塊損壞。為此咱們規劃了共態脈沖互鎖電路，這樣即使有攪擾，乃至因為某種緣由，微處理器不能正常輸出，也能確保同一橋臂的兩個IGBT不能一起導通，到達維護的目的。電路圖如圖5所示。
1.7 輔佐電源電路
該體系的電源首要有+5V、+3.3V和+15V三種。+5V為主電源，選用AC/DC模塊完結；+3.3V首要用于DSP體系，選用TPS7333芯片完結；+15V電源用于IPM模塊，選用金升陽公司的B0515完結。
2 體系軟件規劃
本電源的操控軟件首要包含：1）雙極性SPWM操控信號程序規劃；2）平均值安穩程序規劃；3）輸出過壓維護程序規劃。
雙極性SPWM操控信號選用對稱規矩采樣法完結。其間規范正弦波（即調制波，同輸出正弦波頻率400Hz），選用離線核算方法，首先將這些數據核算出來，并存入數組，在程序運行時調用。規范三角波是運用DSP計數器的接連增/減計數模式完結的，其載波頻率為12kHz.
平均值安穩程序選用PI調理，反應信號經濾波采樣后，與給定信號進行對比，其誤差送至PI調理器，改動調制度M，然后使輸出電壓保持穩定，完結輸出穩壓。
輸出過壓維護選用限幅對比法，反應信號經濾波采樣后，與限定值進行對比，若超出，則輸出維護信號，中止主電路運行，完結輸出過壓維護。
體系軟件由初始化模塊和定時器中止模塊構成。初始化模塊首要完結中止操控器、I/O操控器、事情管理器、時鐘管理器、看門狗、A/D變換器等操控寄存器進行初始化和有關變量的初始化，初始化模塊的流程如圖6所示。初始化完結后，DSP程序進入死循環，等待中止的發作。定時器中止模塊的首要作業是經過片內A/D變換器采樣輸出電壓，作為體系完結閉環操控的反應信號，經過給定信號與反應信號進行對比，經PI操控調理，得到相應的操控量，經規矩采樣法核算得到每一個周期的脈沖寬度，以取得四路PWM信號，完結對IPM的操控。其流程圖如圖7所示。
3 試驗
將研發的115V、400Hz中頻逆變電源接500W電阻性負載進行試驗，其試驗波形如圖8所示。
4 定論
本電源選用新式功率器材和數字操控技能，完結了中頻逆變電源小型化和高功能的技能需求，己在某些電氣體系檢測設備中運用，運用證明該電源功能可靠、體積小、重量輕、成本低、能夠確保精度，滿意運用需求。
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