基于DSP的高频三相大功率电源设计

作者：万晓春杨麟祥岳继光同济大学电子与信息工程学院信息来源:中电网 2008-4-28

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本文介绍的基于DSP的三相大功率高精度高频电源是仿真研究中不可缺少的核心装置。便捷、高效、灵活、安全的三相大功率高频电源已成为研究重点之一。研制高精度、低失真、高可靠、低成本的三相大功率高频电源具有重要的意义。l 方案设计本电源系统具体性能指标如下：三相正弦信号准确度为1％。...

三相正弦信号发生模块主要由2个器件构成，即dSp处理器和高速D／A转换器。

由于每相正弦信号最高频率为1 kHz，且每周由1 000个点合成，故对处理器速度和D／A转换器速度要求较高。美国TI公司推出的新型高性能16定点数字信号处理器TMS320LF2407A［1］专为数字控制而设计，集r)SP的高速信号处理能力及适用于控制的优化外围电路于一体，在数字控制系统中得到了广泛的应用。TMS320LF2407A具有的优良性能：主频40 MHz，3．3 V低电压CPU；提供对外的16位数据总线和地址总线，可以非常方便地进行外部扩展；看门狗定时器和中断定时器，均为8位增量计数器，前者用于监视系统软件和硬件工作，在cPU出错时产生复位信号，后者用来产生周期性的中断请求。

本系统采用TI的TLV5639［2］作为高速D／A转换器。TI，V5639是12位并行接口电压输出型数模转换器，具有1μλ或3．5μs快慢2个转换速度，且能与TMS320DSSP良好兼容。但因其输出电压是单极性，不满足后续功率放大模块要求，故需要添加从单极性到双极性的变换电路。运放输出电压的计算过程如下：【)A3一()UTl=2REFI*D／0X1000。故I)A3一OUTl的取值范围为O～2REF1。而S1N3_1≡DA3一UTl一REFl，故SIN3-1的取值范围为一REFl～REF1。从上面的计算过程可以看出，此变换电路的确将单极性电压变换为双极性电压。其中REFll是

D／A转换器内部输出的参考信号，D是D／A转换器要转

换的数据。电路原理图如图3所示。

2．2功率放大模块

功率放大模块采用无输出电容的功率放大电路(OCL电路)［3］。为了克服输出电压波形的交越失真，采用克服交越失真的电路设置合适的静态工作点，使对管静态时均处于临界导通或微导通的状态。若负载需要较大的工作电流，可以通过增添对管的方式扩大放大模块输出的电流值。此时需要注意增添对管后，必须调节克服交越失真的电路，使每个管子静态时都处于临界导通状态。由于管子特性不可能完全对称加上其他因素影响，输出波形很容易产生非线性失真，故在模块中引入交流负反馈改善输出正弦波形。本模块使用对管TIP35C和TIP36C作为功率晶体管。

2．3三相电压电流检测模块

因本电源系统输出的电压和电流信号均是高频信号，采用A／D转换器无法检测电压和电流信号。真有效值转换芯片为设计提供了一种解决问题的方法，他可以直接得到电压和电流的真有效值(具体工作原理可以参考芯片手册)。再通过DSP内部集成的A／D转换器，DSP可以直接得到电压和电流的实时值。若某种因素造成电压和电流偏离正常值，DSP可以通过内部算法进行调节来抑制电压和电流波动。Analog Devices公司的真有效值转换芯片AD736［4］适合应用在本系统的三相电压和电流检测模块中。具体电路图见图4所示，其中模拟选择开关4051输出为AD736输入，对电压和电流的6路信号起到分时选择作用。