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基于80C196MC的中頻逆變電源硬件設計

作者:admin來源:本網 日期:2017-10-27 14:50:00 人氣: 標簽:

  400Hz中頻供電系統作為世界各國廣泛應用于飛機、艦船、車輛、雷達、通信、導彈的標準供電系統,一般為高、精、尖的重要電子設備提供工作電源,往往要求具有高度的可靠性和優良的靜、動態性能。80C196MC是以一個C196為核心、一個三相可直接產生PWM波形的波形發生器WFG和若干個其他片內外設構成。其他外設裝置包括一個A/D轉換器、一個事件處理陣列(EPA)、2個定時器和一個脈寬調制單元PWM(2個PWM輸出)。80C196MC的指令豐富,且無累加器瓶頸,處理能力強,效率高。中頻電源控制系統用80C196MC直接產生SPWM波形,簡單方便。

  1全橋式主電路設計400Hz中頻逆變電源主要技術指標為:交流輸入電壓:170V~270V;交流輸出電壓:115V±1%,0;效率:85%總諧波畸變率<5本系統采用整流橋不可控整流,無源濾波,用電解電容C1對整流輸出高壓側電壓進行平滑濾波,減小直流電壓中的交流成分。為了減小電解的等效串聯阻抗的影響,再在電解電容兩端并聯了一個高頻無極性電容C2.開關管關斷或者開通時,因為回路分布電感和變壓器漏感的作用,在它兩端或在與之同處一橋臂上的另一只開關管兩端會產生電壓尖峰。若不采取措施,有時這個電壓尖峰疊加原來的電源電壓會超過管子的安全工作區而使其遭到破壞。而這個高頻無極性電容還可以抑制開關管兩端的電壓尖峰,對開關管進行保護。

  變壓器副邊的高頻脈沖電壓一般都要進行平滑濾波,使輸出電壓比較平,紋波很小,才能給負載供電。一般的輸出濾波電路分為電容濾波、電感濾波和LC濾波。電容濾波平滑供給負載電壓,電感濾波平滑供給負載電流,LC濾波具有以上兩種電路的共同優點。用于交流正弦波逆變輸出的LC濾波電路,電容要選用無極性電容,容量一般不太大,本系統選用3個2uf的無極性電容并聯,電感選用1mh主電路結構如所示,Hci(型號DT10―P)表示電流霍爾元件1,用于檢測電流方向和用于保護,Hc2(型號DT10―P)表示電流霍爾元件2用于檢測輸出電流,整流橋完成不可控整流,4個IGBT(可采用富士公司的IMBH25D―120)組成全橋逆變。Ci為560f/400V的電解電容,C2為2uf/1200V的高頻無極性電容,C3為0.15uf/400V串聯耦合電容,C4、C5、C6為3個2uf/400V的無極性電容。T,為變壓器,Li為1mh的電感在整流橋Bi的輸入的一側設有用于故障切斷電源的繼電器。在輸入的:2005―:作擂:⑶75―),男,湖南函人華東交通大學講漏士,主要碰向為電力電子技關電源'姑交流電壓兩端并聯一個電壓霍爾元件Hui(型號CHV-50P),以檢測輸入電壓的幅值是否在170V270V范圍之內。再在電容C6兩端并聯一個電壓主電路圖Fig. 2系統控制方案給出了用80C196MC控制實現的400Hz單相逆變電源的結構框圖。由80C196MC小系統,再附加一些外圍電路組成。GAL20V8實現片選功能,EPROM27256固化計算機與芯片的通信程序。三路A/D采樣(輸入電壓檢測、反饋電壓檢測、反饋電流檢測)和一路電流方向捕獲及時送入CPU.輸入電壓檢測、反饋電壓檢測、反饋電流檢測、電流方向捕獲經過采樣、放大、整定在05V范圍之后再分別輸入到芯片的A/D引腳ACH0、ACH2、ACH3與捕獲單元引腳P2.2.變壓器原邊電流檢測,故障檢測都是用于系統保護,過流或短路保護功能由軟件設置中斷通過芯片引腳霍爾元件H2(型號CHV―25P)以檢測輸出電壓,作反饋控制用。

  控制系統Fig. EXTINT實現。雙極性SPWM波經逆變驅動電路去控制開關管的開通和關斷。為了實現逆變電源的智能化特點,特設計串行通訊模塊與上位機通訊,及時采樣或發出指令,此任務由P2口的P2.0、P2.1完成。P2.4用于控制AC輸入端的繼電器,輸入電壓不符合要求(低于170V或者高于270V)或者系統出現故障時,用此繼電器切斷交流輸入、保護電源。

  具有死區補償帶13負載的電源電壓輸出波形Fig a輸出電壓b輸出電流穩壓、限流模式相互切換時的實驗波形反饋電壓電流檢測的結果將決定電源的工作模式是穩壓模式還是限流模式。當輸出端負載在額定值以內時,逆變電源工作于穩壓模式,輸出電壓穩定在額定值。過載時,限流工作模式能通過降低輸出電壓將輸出電流限定在給定值上,以確保電源安全,當過載狀態解除后,系統還能從限流模式恢復到穩壓模式。兩種工作模式都是通過平均值PI(比例積分)調節器實現的。逆變電源的輸出電壓、電流經霍爾采樣,再經過檢測放大電路反饋至電壓、電流平均值PI調節器,與各自給定值進行比較。而后調節SPWM調制環節中正弦調制波的幅值(即調制比)從而達到穩定輸出電壓或限電流的目的。

  3總結單相全橋式逆變的主電路設計簡單方便,利用80C196MC芯片作為控制核心可以很方便的產生三相同步的PWM波形,通過控制PWM的脈寬去控制電源的輸出電壓與電流,有利于軟件編程和系統保護。是具有死區補償帶13負載的輸出波形,是穩壓、限流模式相互切換時的實驗波形。

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