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(guān)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(gòu)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(diào)。本文實現(xiàn)了基于TMS320F28335的變頻電源數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)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(zhì)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(yīng)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(shè)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(shè)定輸出頻率或其他參數(shù)前，負載設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)，以免對設(shè)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(shè)置和使用。在負載設(shè)備過載或短路時，電源會自動斷開輸出以保護設(shè)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(fù)雜的電路，應(yīng)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(shè)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(diào)節(jié)輸出頻率的電源設(shè)備。它可以根據(jù)用戶的要求，通過調(diào)整輸出頻率來驅(qū)動負載設(shè)備。程控變頻電源通常具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括實驗室測試、工業(yè)生產(chǎn)、通信設(shè)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(diào)節(jié)：程控變頻電源可以根據(jù)用戶需要，通過設(shè)定操作參數(shù)實時調(diào)節(jié)輸出頻率。這使得用戶可以靈活地適應(yīng)不同的負載設(shè)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(shè)定的輸出頻率，并且在負載變化時能夠自動調(diào)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(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開關(guān)的大量使用，模塊電源功率密度越來越大，轉(zhuǎn)換效率越來越高，應(yīng)用也越來越簡單。目前的新型轉(zhuǎn)換及封裝技術(shù)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(yīng)的同類型轉(zhuǎn)換器功率密度高4倍，讓數(shù)據(jù)中心、電信和工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域構(gòu)建有效的高壓直流配電基礎(chǔ)設(shè)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(yù)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(shù)難以勝任如此高難度的設(shè)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(dǎo)線電阻、電感器的串聯(lián)電阻、MOSFET的導(dǎo)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(guān)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(shè)計，采用了數(shù)字分頻、D/A轉(zhuǎn)換、瞬時值反饋、正弦脈寬調(diào)制等技術(shù),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(yīng)性強、輸出波形品質(zhì)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(dǎo)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(yīng)

程控變頻電源運行時間可以設(shè)定1ms。杭州實驗室程控變頻電源原理

系統(tǒng)硬件設(shè)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(qū)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(cè)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(qū)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(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式電力電子器件。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低，非常適合應(yīng)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(guān)頻率和低驅(qū)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(dǎo)通時間為3μs. 杭州實驗室程控變頻電源原理