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基于80C196MC的中频逆变电源硬件设计

作者:admin来源:本网 日期:2017-10-27 14:50:00 人气: 标签:

  400Hz中频供电系统作为世界各国广泛应用于飞机、舰船、车辆、雷达、通信、导弹的标准供电系统,一般为高、精、尖的重要电子设备提供工作电源,往往要求具有高度的可靠性和优良的静、动态性能。80C196MC是以一个C196为核心、一个三相可直接产生PWM波形的波形发生器WFG和若干个其他片内外设构成。其他外设装置包括一个A/D转换器、一个事件处理阵列(EPA)、2个定时器和一个脉宽调制单元PWM(2个PWM输出)。80C196MC的指令丰富,且无累加器瓶颈,处理能力强,效率高。中频电源控制系统用80C196MC直接产生SPWM波形,简单方便。

  1全桥式主电路设计400Hz中频逆变电源主要技术指标为:交流输入电压:170V~270V;交流输出电压:115V±1%,0;效率:85%总谐波畸变率<5本系统采用整流桥不可控整流,无源滤波,用电解电容C1对整流输出高压侧电压进行平滑滤波,减小直流电压中的交流成分。为了减小电解的等效串联阻抗的影响,再在电解电容两端并联了一个高频无极性电容C2.开关管关断或者开通时,因为回路分布电感和变压器漏感的作用,在它两端或在与之同处一桥臂上的另一只开关管两端会产生电压尖峰。若不采取措施,有时这个电压尖峰叠加原来的电源电压会超过管子的安全工作区而使其遭到破坏。而这个高频无极性电容还可以抑制开关管两端的电压尖峰,对开关管进行保护。

  变压器副边的高频脉冲电压一般都要进行平滑滤波,使输出电压比较平,纹波很小,才能给负载供电。一般的输出滤波电路分为电容滤波、电感滤波和LC滤波。电容滤波平滑供给负载电压,电感滤波平滑供给负载电流,LC滤波具有以上两种电路的共同优点。用于交流正弦波逆变输出的LC滤波电路,电容要选用无极性电容,容量一般不太大,本系统选用3个2uf的无极性电容并联,电感选用1mh主电路结构如所示,Hci(型号DT10―P)表示电流霍尔元件1,用于检测电流方向和用于保护,Hc2(型号DT10―P)表示电流霍尔元件2用于检测输出电流,整流桥完成不可控整流,4个IGBT(可采用富士公司的IMBH25D―120)组成全桥逆变。Ci为560f/400V的电解电容,C2为2uf/1200V的高频无极性电容,C3为0.15uf/400V串联耦合电容,C4、C5、C6为3个2uf/400V的无极性电容。T,为变压器,Li为1mh的电感在整流桥Bi的输入的一侧设有用于故障切断电源的继电器。在输入的:2005―:作擂:⑶75―),男,湖南函人华东交通大学讲漏士,主要碰向为电力电子技关电源'姑交流电压两端并联一个电压霍尔元件Hui(型号CHV-50P),以检测输入电压的幅值是否在170V270V范围之内。再在电容C6两端并联一个电压主电路图Fig. 2系统控制方案给出了用80C196MC控制实现的400Hz单相逆变电源的结构框图。由80C196MC小系统,再附加一些外围电路组成。GAL20V8实现片选功能,EPROM27256固化计算机与芯片的通信程序。三路A/D采样(输入电压检测、反馈电压检测、反馈电流检测)和一路电流方向捕获及时送入CPU.输入电压检测、反馈电压检测、反馈电流检测、电流方向捕获经过采样、放大、整定在05V范围之后再分别输入到芯片的A/D引脚ACH0、ACH2、ACH3与捕获单元引脚P2.2.变压器原边电流检测,故障检测都是用于系统保护,过流或短路保护功能由软件设置中断通过芯片引脚霍尔元件H2(型号CHV―25P)以检测输出电压,作反馈控制用。

  控制系统Fig. EXTINT实现。双极性SPWM波经逆变驱动电路去控制开关管的开通和关断。为了实现逆变电源的智能化特点,特设计串行通讯模块与上位机通讯,及时采样或发出指令,此任务由P2口的P2.0、P2.1完成。P2.4用于控制AC输入端的继电器,输入电压不符合要求(低于170V或者高于270V)或者系统出现故障时,用此继电器切断交流输入、保护电源。

  具有死区补偿带13负载的电源电压输出波形Fig a输出电压b输出电流稳压、限流模式相互切换时的实验波形反馈电压电流检测的结果将决定电源的工作模式是稳压模式还是限流模式。当输出端负载在额定值以内时,逆变电源工作于稳压模式,输出电压稳定在额定值。过载时,限流工作模式能通过降低输出电压将输出电流限定在给定值上,以确保电源安全,当过载状态解除后,系统还能从限流模式恢复到稳压模式。两种工作模式都是通过平均值PI(比例积分)调节器实现的。逆变电源的输出电压、电流经霍尔采样,再经过检测放大电路反馈至电压、电流平均值PI调节器,与各自给定值进行比较。而后调节SPWM调制环节中正弦调制波的幅值(即调制比)从而达到稳定输出电压或限电流的目的。

  3总结单相全桥式逆变的主电路设计简单方便,利用80C196MC芯片作为控制核心可以很方便的产生三相同步的PWM波形,通过控制PWM的脉宽去控制电源的输出电压与电流,有利于软件编程和系统保护。是具有死区补偿带13负载的输出波形,是稳压、限流模式相互切换时的实验波形。

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