杭州實驗室程控變頻電源原理

變頻電源作為電源系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關系到整個系統(tǒng)的安全和可靠性指標。變頻電源的整個電路由交流-直流-交流-濾波等部分構成，輸出電壓和電流波形均為的正弦波，且頻率和幅度在一定范圍內(nèi)可調。本文實現(xiàn)了基于TMS320F28335的變頻電源數(shù)字控制系統(tǒng)的設計，通過有效利用TMS320F28335豐富的片上硬件資源，實現(xiàn)了SPWM的不規(guī)則采樣，并采用PID算法使系統(tǒng)產(chǎn)生高質量的正弦波，具有運算速度快、精度高、靈活性好、系統(tǒng)擴展能力強等優(yōu)點。

本文所研究的變頻電源采用間接變頻結構即交-直-交變換過程。首先通過單相全橋整流電路完成交-直變換，然后在DSP控制下把直流電源轉換成三相SPWM波形供給后級濾波電路，形成標準的正弦波。變頻系統(tǒng)控制器采用TI公司推出的業(yè)界較早浮點數(shù)字信號控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速處理能力，具備32位浮點處理單元，單指令周期32位累加運算，可滿足應用對于更快代碼開發(fā)與集成高級控制器的浮點處理器性能的要求。與上一代靠前的數(shù)字信號處理器相比，的F2833x浮點控制器不僅可將性能平均提升50%，還具有精度更高、簡化軟件開發(fā)、兼容定點C28xTM控制器軟件的特點。 程控變頻電源體積小，噪音低，便于設計方案、安裝和使用。杭州實驗室程控變頻電源原理

使用程控變頻電源時，為了確保安全和有效性，需要遵守以下規(guī)范：

1. 操作步驟：按照程控變頻電源的操作手冊，正確操作各個控制參數(shù)。確保在設定輸出頻率或其他參數(shù)前，負載設備處于關閉狀態(tài)，以免對設備造成損壞。

2. 過載保護：程控變頻電源通常具備過載保護功能，但也需要用戶合理設置和使用。在負載設備過載或短路時，電源會自動斷開輸出以保護設備和本身。

3. 維護保養(yǎng)：定期對程控變頻電源進行維護和保養(yǎng)，包括清潔、檢查連接線路是否松動、檢查散熱孔是否堵塞等。避免撞擊、濕潤或使用不當?shù)那鍧崉?

遠離非專業(yè)人員：程控變頻電源涉及高電壓和復雜的電路，應確保只由合格的專業(yè)人員操作和維修。未經(jīng)許可，嚴禁非專業(yè)人員進行拆解或維修。 精密程控變頻電源設計程控變頻電源的特點：程控變頻電源工作容量大，并具有超重、過熱等多種維護和報警功能。

程控變頻電源（Programmable Frequency Power Supply）是一種能夠根據(jù)用戶需求實時調節(jié)輸出頻率的電源設備。它可以根據(jù)用戶的要求，通過調整輸出頻率來驅動負載設備。程控變頻電源通常具有廣泛的應用領域，包括實驗室測試、工業(yè)生產(chǎn)、通信設備、醫(yī)療器械等。

程控變頻電源的主要特點和功能包括：

1. 輸出頻率可調節(jié)：程控變頻電源可以根據(jù)用戶需要，通過設定操作參數(shù)實時調節(jié)輸出頻率。這使得用戶可以靈活地適應不同的負載設備需求，提供所需的頻率信號。

2. 穩(wěn)定性和精度高：程控變頻電源通常具有良好的穩(wěn)定性和輸出精度。它能夠以高精度保持設定的輸出頻率，并且在負載變化時能夠自動調整輸出以保持穩(wěn)定性。

功率密度沒有比較高只有更高

隨著半導體工藝、封裝技術和高頻軟開關的大量使用，模塊電源功率密度越來越大，轉換效率越來越高，應用也越來越簡單。目前的新型轉換及封裝技術可使電源的功率密度超過(50W/cm3)，比傳統(tǒng)的電源功率密度增大不止一倍，效率可超過90。突破性的性能，較目前市場上供應的同類型轉換器功率密度高4倍，讓數(shù)據(jù)中心、電信和工業(yè)等應用領域構建有效的高壓直流配電基礎設施。

低壓大電流

隨著微處理器工作電壓的下降，模塊電源輸出電壓亦從以前的5V降到了現(xiàn)在的3.3V甚至1.8V，業(yè)界預測，電源輸出電壓還將降到1.0V以下。與此同時，集成電路所需的電流增加，要求電源提供較大的負載輸出能力。對于1V/100A的模塊電源，有效負載相當于0.01，傳統(tǒng)技術難以勝任如此高難度的設計要求。在10m負載的情況下，通往負載路徑上的每m電阻都會使效率下降10，印制電路板的導線電阻、電感器的串聯(lián)電阻、MOSFET的導通電阻及MOSFET的管芯接線等對效率都有影響。
程控變頻電源特點：八路隔離，可靠性高。

變頻電源主要有二大種類：線性放大型和PWM開關型SCS系列程控變頻電源，以微處理器為主要，以MPWM方式制作,用主動元件IGBT模塊設計，采用了數(shù)字分頻、D/A轉換、瞬時值反饋、正弦脈寬調制等技術,使單機容量可達700kVA,以隔離變壓器輸出來增加整機穩(wěn)定性,具有負載適應性強、輸出波形品質好、操作簡便、體積小、重量輕等特點，具有短路、過流、過載、過熱等保護功能，以保證電源可靠運行。

二、變頻器的主要作用：變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置?？煞譃榻弧蛔冾l器，交——直——交變頻器。交——交變頻器可直接把交流電變成頻率和電壓都可變的交流電；交——直——交變頻器則是先把交流電經(jīng)整流器先整流成直流電，再經(jīng)過逆變器把這個直流電流變成頻率和電壓都可變的交流電 程控變頻電源既可用于實驗室，也可以現(xiàn)場使用。臺州程控變頻電源供應

程控變頻電源運行時間可以設定1ms。杭州實驗室程控變頻電源原理

系統(tǒng)硬件設計變頻電源的硬件電路主要包含6個模塊：整流電路模塊、IPM電路模塊、IPM隔離驅動模塊、輸出濾波模塊、電壓檢測模塊和TMS320F28335數(shù)字信號處理模塊。整流電路模塊采用二極管不可控整流電路以提高網(wǎng)側電壓功率因數(shù)，整流所得直流電壓用大電容穩(wěn)壓為逆變器提供直流電壓，該電路由6只整流二極管和吸收負載感性無功的直流穩(wěn)壓電容組成。

IPM電路模塊IPM由高速、低功率IGBT、推薦的門級驅動器及保護電路組成。IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式電力電子器件。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅動功率小而飽和壓降低，非常適合應用于直流電壓。因而IPM具有高電流密度、低飽和電壓、高耐壓、高輸入阻抗、高開關頻率和低驅動功率的優(yōu)點。本文選用的IPM是日本富士公司的型號為6MBP20RH060的智能功率模塊，該智能功率模塊由6只IGBT管子組成，其IGBT的耐壓值為600V，小死區(qū)導通時間為3μs. 杭州實驗室程控變頻電源原理