鋁合金特種工藝專用脈沖電源的研制
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
3 電源硬件設(shè)計
3．1 主電路設(shè)計及動態(tài)分析
圖2示出主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。三相工頻交流電經(jīng)過濾波器、智能模塊進行三相可控整流，得到所需直流輸出。為了使正、負(fù)脈沖個數(shù)可任意調(diào)節(jié)，逆變電路由兩個半橋ICBT模塊組成一個全橋逆變回路，而兩個半橋臂的上臂所接入的電壓則分別是兩個智能整流模塊的直流輸出電壓。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175718.htm
后級逆變電路的PWM斬波所采用的兩個IGBT半橋參數(shù)完全相同，IGBT的驅(qū)動信號具有100 ns范圍內(nèi)的延時。主回路合閘通過電氣自鎖電路實現(xiàn)，合閘后對大電容進行快速充電，DSP控制電路通過采樣以及邏輯判斷后輸出PWM脈沖驅(qū)動信號，實現(xiàn)IGBT斬波。
電源的負(fù)載為大面積鋁合金板塊，等效為電阻幾乎為零的一個模型，故在負(fù)載端串聯(lián)了一個1 Ω的大功率繞線電阻。為了防止裝置負(fù)載短路，DSP輸出控制信號必須與反饋經(jīng)過相應(yīng)的邏輯運算，才能最后輸出PWM驅(qū)動IGBT。為能更好地分析主電路電流動態(tài)過程，將晶閘管與大電容等效為一個恒定電源，電路中LC濾波、PWM斬波、鋁合金負(fù)載可表示為圖3所示簡易模型。
當(dāng)S導(dǎo)通時，Ldi／dt=u1-uC，CduC／dt=i-uC／R；當(dāng)S斷開時，Ldi／dt=u1-uC，CduC／dt=i。根據(jù)狀態(tài)空間中的平均原則，得到狀態(tài)方程：
由上述動態(tài)分析得知，系統(tǒng)輸出主要由兩部分決定，一部分是輸入電壓擾動U1(s)，一部分是占空比擾動K(s)。根據(jù)式(5)可得U1(s)和K(s)信號的傳遞函數(shù)分別為：
3．2 DSP控制系統(tǒng)設(shè)計
鋁合金時特種工藝數(shù)字脈沖電源的控制系統(tǒng)中，控制核心為TMS320F2809型DSP芯片，系統(tǒng)的控制方式為恒流或恒壓，采用電流、電壓霍爾傳感器采樣得到電流、電壓反饋信號，經(jīng)調(diào)理電路后進行A／D采樣。采用熱電阻及溫度隔離變送器得到鋁合金溫度信號，同樣經(jīng)調(diào)理后送入DSP進行采樣。反饋信號與設(shè)置的信號進行PID運算，得到相應(yīng)的輸出，經(jīng)過IGBT驅(qū)動電路向主電路發(fā)送PWM信號。電流、電壓、溫度等反饋信號都進入故障綜合電路，當(dāng)出現(xiàn)過流等故障時可進行硬件及軟件保護，切斷主回路，提高電路的實時性能。主控電路有良好的人機界面，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓、電流、頻率、占空比、溫度等信號的修改與顯示，并能每隔一段時間進行相關(guān)參數(shù)的保存，以備調(diào)用查看。
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