基于DSP實(shí)現(xiàn)可并機(jī)的逆變電源

為提高轉(zhuǎn)換速度，本系統(tǒng)采用同時(shí)采樣工作方式，并由PWMA內(nèi)部同步信號觸發(fā)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。2個(gè)ADC模塊的配對情況如下：

AN0（100Hz電流取樣）——AN4（100Hz電壓取樣）；

AN1（輸出交流電流取樣）——AN5（輸出交流電壓取樣）；

AN2（輸入直流電壓取樣）——AN6（吸收管電流取樣）；

AN3（溫度取樣）——AN7（參考電壓1.25V）。

由于ADC采樣的量有直流量和交流量，故對兩種不同的量需進(jìn)行分別處理。

直流量（輸入直流電壓、溫度及參考電壓1.25V）采用一般的數(shù)字濾波處理方式，表達(dá)式如式（5）。

X=（5）

式中：X為A/D采樣結(jié)果；

X（n－1）為第n－1次的采樣結(jié)果；

X（n）為第n次的采樣結(jié)果；

K₁、K₂為修正系數(shù)。

交流分量包括100Hz電壓、電流、輸出電壓、電流、吸收管電流。在一個(gè)周期內(nèi)（10ms）采樣160次，根據(jù)式（6）～式（8）算出有關(guān)的功率值。

S=K_s[|U(i)|×|I(i)|]（6）

P=K_p[U(i)×I(i)]（7）

Q=（8）

式中：S為視在功率；

P為有功功率；

Q為無功功率；

K_s、K_p為修正系數(shù)。

3.3 PWM電路

DSP56F805 PWM模塊具有以下主要特點(diǎn)：

1）3組互補(bǔ)的PWM對或6個(gè)獨(dú)立的PWM；

2）死區(qū)可調(diào)；

3）半周期重裝載能力；

4）20mA輸出驅(qū)動(dòng)能力。

本系統(tǒng)2個(gè)PWM模塊工作方式如下：

PWMA0，PWMA1（SPWM0，SPWM1）工作于互補(bǔ)的PWM對，用于產(chǎn)生SPWM調(diào)制波，載波為64kHz，調(diào)制波為100Hz；

PWMA2，PWMA3（PWM0，PWM1）工作于軟件控制的I/O，產(chǎn)生50Hz方波信號。把100Hz半波變換為50Hz全波；

PWMA4（D/A）工作于D/A，根據(jù)機(jī)內(nèi)溫度或損耗產(chǎn)生修正的信號調(diào)整吸收功率管；

PWMB0，PWMB1，PWMB2（F0～F2）工作于軟件控制的I/O，用以控制補(bǔ)償電路。

3.4 并機(jī)與同步電路

同步電路由PA0，PA1完成，其中PA0為輸入腳，檢測外部（其它的逆變單元）的50Hz同步信號，PA1為輸出腳，用以送出本機(jī)的50Hz同步信號。當(dāng)系統(tǒng)上電后，本機(jī)先檢測有無外部同步信號，若有則本機(jī)跟蹤外部的信號，并發(fā)出一個(gè)同步信號，若無則工作于本機(jī)的同步信號。

并機(jī)由CAN完成。CAN模塊負(fù)責(zé)收集其它逆變單元的狀態(tài)值（電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率等）并發(fā)送本身的狀態(tài)值。

3.5 檢測、控制及顯示電路

1）PD2設(shè)置為輸入口，當(dāng)S1開關(guān)合上后電源才啟動(dòng)；

2）PD6，PD7設(shè)置為輸入口，分別檢測輸入接觸器狀態(tài)及輸出斷路器狀態(tài)，只有兩個(gè)都正常逆變單元才工作；

3）PB0～PB7，PD0，PD1，PE2為LCD顯示控制電路，其中PE2為輸入口，為顯示菜單按鍵S2，PD0，PD1為輸出口，控制LCD的RS及E，PB0～PB7為輸出口，送出信號給LCD的數(shù)據(jù)口DB0～DB7；

由于采用16×2位字符型LCD模塊，查手冊知LCD的門限電壓為

V_ih(min)=2.2V，V_il(max)=0.6V，

符合DSP芯片的邏輯，故DSP56F805可直接驅(qū)動(dòng)LCD，不須電平轉(zhuǎn)換；

4）PD3～PD5，PE4～PE7為輸出口，分別控制有關(guān)指示燈及繼電器等。

3.6 JTAG/OnCE電路

DSP56F805提供JTAG/OnCE電路可方便用戶把程序?qū)懭肫瑑?nèi)的Flash閃存，也方便用戶在線編程、修改和升級軟件。

3.7 RS-232、時(shí)鐘及電源電路

DSP56F805內(nèi)帶兩組SCI，本系統(tǒng)用了SCI0作為RS232接口，若單機(jī)使用時(shí)RS232作為通信口與PC機(jī)相連，若并機(jī)使用，則該口不用，由主監(jiān)控器負(fù)責(zé)與PC機(jī)通訊。

DSP56F805有一個(gè)帶PLL鎖相環(huán)時(shí)鐘單元，通過軟件編程可方便改變DSP的時(shí)鐘。

DSP56F805主電路由＋3.3V供電。

為防止噪聲干擾影響A/D轉(zhuǎn)換精度，A/D采用獨(dú)立供電系統(tǒng)。

若外部的數(shù)字電路有＋5V供電系統(tǒng)，與DSP接口必要時(shí)須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

4 系統(tǒng)軟件

4.1 軟件原理

系統(tǒng)軟件的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字正弦信號，并穩(wěn)定輸出信號電壓，管理各種設(shè)備，并且完成并機(jī)的協(xié)調(diào)工作。

系統(tǒng)軟件通過查表的方式把數(shù)字信號送到脈沖寬度調(diào)制電路形成正弦信號Us，通過對輸出信號的采樣反饋得到U_f，經(jīng)過修正輸出正弦信號的幅值以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。其結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 穩(wěn)壓反饋原理圖

考慮到電感性負(fù)載對逆變器工作的損害，本機(jī)采用電容補(bǔ)償。在對輸出電壓和電流進(jìn)行密集采樣之后，算出視在功率S、有功功率P及無功功率Q，

S=K_s[|U(i)|× |I(i)|]（9）

P=K_p[U(i)×I(i)]（10）

Q=（11）

根據(jù)無功功率的大小和本機(jī)的特性參數(shù)，設(shè)定無功功率允許窗口，利用查表方法投入適當(dāng)?shù)碾娙萁M合，達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?

4.2 軟件模塊結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)任務(wù)可分為7個(gè)模塊：系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)字正弦信號產(chǎn)生及輸出穩(wěn)定模塊、補(bǔ)償模塊、并機(jī)均流模塊、故障檢測處理模塊、顯示模塊、通信模塊。其流程如圖6所示。

圖6 軟件模塊框圖