數(shù)字式高壓直流電源控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字式高壓直流電源控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力行業(yè)和制造技術(shù)的快速發(fā)展，直流設(shè)備在工業(yè)、航空、民用等領(lǐng)域的運(yùn)用不斷增加。高壓直流電源的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的，傳統(tǒng)的高壓電源常直接采用變壓器直接升壓整流的方式或者是采用倍壓整流的方式來實(shí)現(xiàn)的。由于高壓電源本身的電壓性質(zhì)以及控制的局限性，使得傳統(tǒng)的高壓直流電源自身存在諸多缺陷，不盡體積重量較大，電源系統(tǒng)的輸出電壓紋波很大，工作效率也不是很高，導(dǎo)致其應(yīng)用具有一定的局限性。而隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，數(shù)字化、高頻化、小型化以及模塊化是高壓直流電源發(fā)展的必然趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種數(shù)字式高壓直流電源控制系統(tǒng)，目的是目的提供能夠?qū)㈦娋W(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成平穩(wěn)的直流電，同時(shí)具有溫控、過流保護(hù)和電壓線性調(diào)節(jié)的功能的控制系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的:
數(shù)字式高壓直流電源控制系統(tǒng)，包括硬件部分和系統(tǒng)流程部分，其中硬件部分是由控制單元的輸出端和DSP的輸入端相連接，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的輸入端和DSP的PWM信號(hào)輸出端相連接，全橋逆變電路的控制信號(hào)輸入端和驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的輸出端相連接，全橋逆變電路的電源輸入端和電網(wǎng)的輸出端相連接，溫度傳感器固定在全橋逆變電路的功率器件表面，恒溫控制電路的輸入端和溫度傳感器的輸出端相連接，恒溫控制電路的輸出端溫和DSP的信號(hào)輸入端相連接，全橋逆變電路輸入端和輸出端的導(dǎo)線穿心經(jīng)過電流傳感器，電流互感器的輸出端和電流檢測(cè)電路的輸入端相連接，電流檢測(cè)電路的輸出端和DSP的信號(hào)輸入端相連接，電壓互感器的一次側(cè)輸入端和全橋逆變電路輸入端和輸出端并聯(lián)，電壓互感器的二次側(cè)輸出端和電壓反饋電路的輸入端相連接，電壓反饋電路的輸出端和DSP的信號(hào)輸入端相連接，通訊電路的輸入端和DSP的通訊接口相連接，通訊電路的輸出端和上位機(jī)的通訊接口相連接，顯示單元的輸入端和DSP的信號(hào)輸出端相連接。
[0005]所述的全橋逆變電路7是由IGBT、電容C1-C4、電阻R1-R4和二極管D1-D4組成，其中IGBT管兩兩串聯(lián)后并聯(lián)組成橋式電路，電阻R1-R4和二極管D1-D4并聯(lián)在于電容C1-C4串聯(lián)組成緩沖電路，緩沖電路與IGBT的集電極和發(fā)射極并聯(lián)，接線端子a、b為直流電壓輸出端子，連接在兩個(gè)橋臂的兩個(gè)IGBT之間；緩沖電路避免瞬態(tài)操作電壓對(duì)IGBT管的沖擊，降低IGBT的開關(guān)損耗，保護(hù)整流單元安全、可靠運(yùn)行，在IGBT關(guān)斷過程中，電容C1-C4通過二極管D1-D4充電，吸收關(guān)斷過程產(chǎn)生的du/dt，在IGBT開通后，電容C1-C4兩端的電壓通過電阻R1-R4放電。
[0006]所述的電流檢測(cè)電路，需要測(cè)量導(dǎo)線從電流互感器的中心穿過，電流互感器的電源端分別于+15V和一 15V電源相連接，電流互感器的電源端的輸出端與運(yùn)算放大器LM324的正輸入端相連接，電阻R6、電容C8并聯(lián)后一端與運(yùn)算放大器LM324的正輸入端相連接，電阻R6、電容C8并聯(lián)后的另一端與地相連接，運(yùn)算放大器LM324的電源正輸入端與5V穩(wěn)壓源相連接，運(yùn)算放大器LM324的電源負(fù)輸入端與地相連接，運(yùn)算放大器LM324的電流信號(hào)輸出端和DSP 5的信號(hào)輸入端相連接。
[0007]所述的電壓反饋電路的電壓反饋信號(hào)經(jīng)過電阻R5到電壓跟隨器的正輸入端，電阻R6、電容C5、C6和二極管D5并聯(lián)后的一端與電阻R5到電壓跟隨器之間的線路相連接，電阻R6、電容C5、C6和二極管D5并聯(lián)后的另一端與地相連接，電壓跟隨器的輸出端與DSP 5的信號(hào)輸入端相連接，電容C7的一端連接在電壓跟隨器的輸出端與DSP 5支路，電容C7的另一端與地相連接；其中C5作用是濾除信號(hào)中的雜質(zhì)，穩(wěn)點(diǎn)電路輸入電壓，減小信號(hào)漂移，通常選取高頻無感電容；電阻R5、R6起到分壓作用，電壓反饋電路測(cè)量電壓等于電阻R6兩端電壓，其電壓值為總電壓的R6/R5+R6。
[0008]所述的溫度傳感器的溫度控制電路中溫度傳感器PTC的輸出端與運(yùn)算放大器Μ的正輸入端相連接，運(yùn)算放大器Μ的正輸入端經(jīng)過電阻R8與電源的負(fù)端相連接，運(yùn)算放大器Μ的負(fù)輸入端經(jīng)過電阻R7與電源地相連接，電容C9、電阻R9并聯(lián)后串連在運(yùn)算放大器Μ的負(fù)輸入端和信號(hào)輸出端之間，運(yùn)算放大器Μ的信號(hào)輸出端經(jīng)過電阻R0與運(yùn)算放大器Ν的正輸入端相連接，電阻R11串連在運(yùn)算放大器Ν的正輸入端和信號(hào)輸出端之間，電容C10的兩端分別與運(yùn)算放大器N的正輸入端及地相連接，電阻R12的兩端分別與運(yùn)算放大器N的負(fù)輸入端及地相連接，電阻R12的兩端分別與運(yùn)算放大器N的負(fù)輸入端及信號(hào)輸出端相連接，運(yùn)算放大器N的信號(hào)輸出端經(jīng)過電阻R14、發(fā)光二極管D6與場(chǎng)效應(yīng)管Q5的控制端相連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q5兩端分別與地、熱電致冷器相連接。
[0009]所述溫度控制電路工作過程是:當(dāng)溫度值高于設(shè)定值時(shí)，熱敏電阻PTC阻值變大，這時(shí)在運(yùn)放Μ的同相輸入端電壓高于0V，信號(hào)經(jīng)過放大后輸出到Ν，使得運(yùn)放Ν的同相輸入端電壓高于反相端，運(yùn)放輸出+5V的電壓驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管Q5導(dǎo)通，熱電制冷器開始工作降低系統(tǒng)溫度，當(dāng)溫度達(dá)到正常溫度時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管截止，熱電制冷器停止工作。
[0010]所述的系統(tǒng)流程部分包括系統(tǒng)主程序和中斷子程序；主程序負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的初始化，包括指針、變量、寄存器、通訊模塊、事件管理器、AD采集模塊項(xiàng)目初始化；同時(shí)，還具有中斷設(shè)置、循環(huán)等待、PID控制算法實(shí)現(xiàn)功能；
所述的整個(gè)系統(tǒng)的初始化包含系統(tǒng)時(shí)鐘的配置、看門狗寄存器的設(shè)置、通用I/O 口的設(shè)置等；事件管理器初始化是指DSP各個(gè)定時(shí)器的設(shè)置和分配；在循環(huán)等待中需要完成的故障檢測(cè)、控制單元輸入掃描及同上位機(jī)之間通訊等。當(dāng)高壓直流電源的發(fā)生故障時(shí)，如IGBT的損壞、全橋逆變電路輸出電流過大或輸出功率過高時(shí)，都可能會(huì)帶來安全隱患，因此需要專門設(shè)置故障反饋的中斷子程序處理這些問題，通過封鎖PWM的輸出、斷開外界電源，來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免發(fā)生安全事故。
[0011]所述的系統(tǒng)主程序步驟如下:
(1)開始；
(2)初始化;
(3)指針、變量和寄存器初始化；
(4)通訊1?塊初始化； (5)時(shí)間管理器初始化；
(6)AD采集模塊初始化；
(7)設(shè)置中斷入口，使能中斷
(8 )等待中斷響應(yīng)，是執(zhí)行步驟(9 )，否則執(zhí)行步驟(8 );
(9)進(jìn)入主循環(huán)。
[0012]所述的中斷子程序流程，具體步驟如下:
(1)中斷開始；
(2)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)；
(3)斷開主回路、封鎖PWM輸出
(4)判斷故障類型；
(5)故障復(fù)位；
(6)返回。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
本發(fā)明數(shù)字式高壓直流電源控制系統(tǒng)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成平穩(wěn)的直流電，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、可控性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有溫控、過流保護(hù)和電壓線性調(diào)節(jié)的功能，符合直流電源數(shù)字化、模塊化的發(fā)展趨勢(shì)，適合在電力系統(tǒng)的直流電力設(shè)備領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明數(shù)字式高壓