基于DSP實現(xiàn)可并機(jī)的逆變電源

DA2000HP逆變單元主變換電路采用高可靠性的單端高頻功率變換電路，變換頻率為64kHz。直流輸入通過輸入濾波器、輸入斷路器、輸入接觸器送入單端高頻功率變換電路，經(jīng)過變換，變壓器次級輸出高壓正弦調(diào)制波形。高壓正弦調(diào)制波形經(jīng)過高頻濾波器濾去高頻成分，得到100Hz半橋正弦波。100Hz半橋正弦波經(jīng)過50HzIGBT逆變橋變換得到50Hz220V純凈的正弦波。最后，50Hz220V純凈的正弦波通過輸出接觸器、輸出斷路器、輸出濾波器送給負(fù)載。

為了提高逆變單元的可靠性和負(fù)載適用性，在50HzIGBT逆變橋前增加補(bǔ)償器及損耗器。

DA2000HP逆變單元采用的算法是模糊控制算法，把電壓誤差和電流作為輸入模糊變量，實現(xiàn)逆變單元模糊控制。

2.3 DSP56F805簡介

Motorola公司開發(fā)的數(shù)字信號處理器DSP56F805具有16位高速定點運(yùn)算能力，既有單片機(jī)（MCU）靈活控制功能和豐富的外設(shè)，又有DSP高速運(yùn)算能力，非常適合電源控制、電機(jī)控制、工業(yè)控制、儀表制造等領(lǐng)域。這種型號的數(shù)字信號處理芯片具有如下優(yōu)點：

1）很高的處理速度

——單指令執(zhí)行周期為25ns（工作頻率為80MHz時），即每s可執(zhí)行40M條指令；

——單周期16×16并行乘-累加器；

2）特有的并行結(jié)構(gòu)

——采用Harvard結(jié)構(gòu)，程序區(qū)與數(shù)據(jù)區(qū)的存儲單元是分開的，高效16位DSP56800DSP內(nèi)核；

——3條內(nèi)部地址總線和1條外部地址總線；

——4條內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和1條外部數(shù)據(jù)總線；

3）編程靈活

——具有類似單片機(jī)的編程方式；

——支持高級C語言編程；

——開發(fā)方便，靈活的EVM板及豐富的SDK軟件包；

4）高度集成的內(nèi)部資源

——片上集成閃存（Flash）及RAM，計有31.5K×16位的程序Flash，512×16位程序RAM，4K×16位的數(shù)據(jù)Flash，2K×16位數(shù)據(jù)RAM，2K×16位的啟動Flash；

——2個獨立的PWM模塊，每個PWM模塊帶有6個可獨立編程PWM輸出腳，3個電流傳感取樣腳和4個故障檢測輸入腳，支持中心對準(zhǔn)PWM和邊沿對準(zhǔn)PWM工作方式；

——可同時工作的2個12位ADC模塊，每個ADC模塊包含4路輸入腳，ADC模塊可與PWM模塊同步工作；

——14路獨立的輸入輸出口，18路復(fù)用的輸入輸出口；

——1個CAN2.0模塊；

——2個異步串行口（SCI）和1個同步串行口（SPI）；

——2個微分解碼器；

——4組計數(shù)定時器；

——內(nèi)置COP模塊，方便完成看門狗（Watchdog）功能；

——2個外部中斷源；

——可編程的PLL時鐘；

——JTAG/OnCE接口，方便調(diào)試及生產(chǎn)。

3 系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)硬件電路包括主控單元，A/D電路，PWM電路，并機(jī)與同步電路，檢測、控制及顯示電路，JTAG/OnCE電路，RS-232、時鐘及電源電路等。主控芯片用了一片144-pinLQFP封裝的DSP56F805數(shù)字信號處理器，具體電路如圖4。

圖4 系統(tǒng)硬件

3.1 主控單元

硬件以DSP56F805為中心，充分利用其 A/D、PWM、內(nèi)部Flash、CAN等自帶功能，簡化了設(shè)計。

系統(tǒng)工作正常時，PWMA0～PWMA1腳輸出一對SPWM波形，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動單端變換電路功率管（MOSFET），再經(jīng)過主變壓器升壓，次級得到高壓SPWM正弦調(diào)制波形，經(jīng)過L、C濾波得到純凈的100Hz半橋正弦波。PWMA2～PWMA3腳輸出一對PWM波形，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動功率管（IGBT），得到50Hz220V純凈的正弦波。PWMA4作為D/A轉(zhuǎn)換，經(jīng)濾波成直流信號，通過隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動損耗器。PWMB0～PWMB2作為輸出口，根據(jù)無功功率，選擇適當(dāng)?shù)碾娙荩ㄟ^隔離與驅(qū)動電路驅(qū)動補(bǔ)償器。A/D電路時刻檢測輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、機(jī)內(nèi)溫度等參數(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個或多個參數(shù)超過軟件的設(shè)定值，DSP立即關(guān)斷SPWM信號，并發(fā)出報警信號。另外，F(xiàn)AULTA0作為輸出過流取樣，一旦FAULTA0電壓超過閾值，DSP立即關(guān)斷PWM輸出。

3.2 A/D電路

DSP56F805的ADC模塊具有下述特點：

1）12位精度；

2）同時或連續(xù)采樣工作方式；

3）同時采樣工作方式下，8個通道轉(zhuǎn)換時間為26.5ADC時鐘周期，即26.5×0.2μs=5.3μs；

4）可由PWM的內(nèi)部同步信號或定時器或外部信號觸發(fā)ADC轉(zhuǎn)換。