基于高性能AD變換器和DSP的電源設(shè)計

1 概述

在傳統(tǒng)的逆變電源采用模擬控制無法克服其固有缺點(diǎn)的情況下，人們越來越多地求助于數(shù)字化方案來減小控制電路的復(fù)雜程度、提高電源設(shè)計和制造的靈活性，同時采用更先進(jìn)的控制方法來提高逆變電源系統(tǒng)的輸出波形質(zhì)量和可靠性。因此，由模擬控制向數(shù)字控制的轉(zhuǎn)變是逆變電源發(fā)展的必然趨勢。

隨著工業(yè)用高速數(shù)字信號處理器(DSP)的發(fā)展和應(yīng)用，逆變電源控制由模擬控制向數(shù)字化控制的轉(zhuǎn)變成為了可能。由于具有超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和很快的處理速度，配合高性能的AD變換器，DSP能夠瞬時地讀取逆變電源的輸出，并實(shí)時地計算出輸出PWM值。正是DSP的采用，使得在模擬控制中存在的許多問題得到了很好的解決，并且一些先進(jìn)的控制策略也逐漸應(yīng)用于逆變電源的控制之中。這樣對于逆變電源負(fù)載的不確定性，數(shù)字化系統(tǒng)可以對負(fù)載動態(tài)變化產(chǎn)生的諧波進(jìn)行動態(tài)的補(bǔ)償，而不需人為地干預(yù)，從而使逆變電源的輸出波形質(zhì)量達(dá)到可接受的水平。

本文從SPWM逆變電源的結(jié)構(gòu)出發(fā)，利用古老。的PID控制，提出了一種基于電壓瞬時值的數(shù)字方案通過了仿真。

2 逆變電源物理模型

在逆變系統(tǒng)中，多采用全橋或半橋結(jié)構(gòu)。圖1為一個帶有LC濾波器的單相全橋逆變器的主電路結(jié)構(gòu)圖。

以Vc和iL為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程為：

那么Vi對輸出電壓V0的傳遞函數(shù)為：

由此可以得到逆變器的原理框圖，如圖2所示。