厦门精密程控变频电源设计

变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高质量的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。

本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界较早浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代靠前的数字信号处理器相比，的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28xTM控制器软件的特点。 程控变频电源的特点：程控变频电源工作容量大，并具有超重、过热等多种维护和报警功能。厦门精密程控变频电源设计

程控变频电源是一种电子仪器，对安装环境有严格的要求。

详细的安装环境要求在其规格书中列出。如果不能满足这些要求，在特殊情况下应尽可能采取适当的抑制措施：

1 振动是电子仪器机械损坏的主要原因，有较大冲击时应采取橡胶等措施。

2 湿气、腐蚀性气体和灰尘会导致电子仪器腐蚀、接触不良、绝缘降低和短路。

3 作为预防措施，防止面板防腐粉尘，采用封闭式结构。

4 温度是影响电子器件特别是半导体器件寿命和可靠性的重要因素。

5 根据设备的环保要求，必须安装空调或避免阳光直射。

此外，应定期检查各种电源的空气过滤器和风扇。为了防止微处理器因低温而无法正常工作，在高温的特殊情况下，需要采取必要的措施，例如安装空气加热器。 厦门精密程控变频电源设计程控变频电源运行时间可以设定1ms。

程控变频电源是将市电中的交流电经过AC→DC→AC变换，输出为纯净的正弦波，输出频率和电压一定范围内可调。它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。

理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为正弦波（无失真）。

程控变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将程控变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供较优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。

程控变频电源主要有二大种类：线性放大型和SPWM开关型。

一、 选择开关电源时应注意事项

1）选用合适的输入电压规格；

2）选择合适的功率。为了使电源的寿命增长，可选用多30%输出功率额定的机种。

3）考虑负载特性。如果负载是马达、灯泡或电容性负载，当开机瞬间时电流较大，应选用合适电源以免过载。如果负载是马达时应考虑停机时电压倒灌。

4）此外尚需考虑电源的工作环境温度，及有无额外的辅助散热设备，在过高的环温电源需减额输出。环温对输出功率的减额曲线。

5）根据应用所需选择各项功能：保护功能：过电压保护（OVP）、过温度保护（OTP）、过负载保护（OLP）等。应用功能：信号功能（供电正常、供电失效）、遥控功能、遥测功能、并联功能等。特殊功能：功因矫正（PFC）、不断电（UPS）

6）选择所需符合的安规及电磁兼容（EMC）认证。 程控变频电源广泛应用于实验室、工厂和教育机构等领域。

系统硬件设计变频电源的硬件电路主要包含6个模块：整流电路模块、IPM电路模块、IPM隔离驱动模块、输出滤波模块、电压检测模块和TMS320F28335数字信号处理模块。整流电路模块采用二极管不可控整流电路以提高网侧电压功率因数，整流所得直流电压用大电容稳压为逆变器提供直流电压，该电路由6只整流二极管和吸收负载感性无功的直流稳压电容组成。

IPM电路模块IPM由高速、低功率IGBT、推荐的门级驱动器及保护电路组成。IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，非常适合应用于直流电压。因而IPM具有高电流密度、低饱和电压、高耐压、高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。本文选用的IPM是日本富士公司的型号为6MBP20RH060的智能功率模块，该智能功率模块由6只IGBT管子组成，其IGBT的耐压值为600V，小死区导通时间为3μs. 它可以提供多种输出波形选择，如正弦波、方波、三角波等。厦门精密程控变频电源设计

程控变频电源产品特点：采用先进的直接数字频率合成器(DDS)波形产生技术。厦门精密程控变频电源设计

程控变频电源采用先进的DSP数字控制技术，具有恒压、恒流、恒功率模式输出，可自动交叉变换，维持控制与保护兼顾特性，确保直流电源输出的高精度、低纹波、电压电流动态响应速度快，且效率高达93%；

与传统的可控硅电源相比较，程控变频电源具有体积小，重量轻，纹波小，功率因数高、稳定性好等优点，特别是高电压输出稳定性尤其明显；

产品主要定位于电子电力生产、蓄电池行业、PCB板制造行业及通讯、PLC供电、机电老化试验、直流电机测试、自动测试系统整合、电池充电及模拟、混合动力汽车与光伏逆变器测试研究单位、实验室对高精度直流电源的需求，用于替代进口中大功率直流电源产品。 厦门精密程控变频电源设计