1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

　　本文介紹的功率信號(hào)源可提供輸出電壓從2～100V可變，頻牢從20～l000Hz可變，并且可以在50Hz基頻的情況下疊加基波幅值0～30%的直流分量與2～9次的各次諧波分量。輸出電壓幅值最小可調(diào)步長(zhǎng)和分辨率為O.1V，輸出電壓頻率最小可調(diào)步長(zhǎng)和分辨率在20～100Hz時(shí)為O.1 Hz，在100～l 000Hz時(shí)，為1Hz。在額定工作條件下，在2～100V范圍內(nèi)，應(yīng)能連續(xù)輸出0.5A的電流，即最大輸出50VA的功率。

　　為了滿(mǎn)足系統(tǒng)的高精度及輸出電壓和頻率均可變的要求，系統(tǒng)框圖如圖l所示，整個(gè)系統(tǒng)由AC/DC、DC/DC和DC/AC三部分組成。由于對(duì)輸出功率的要求比較小，所以采用了反激式直流變換電路。DC/AC級(jí)采用全橋逆變電路。整個(gè)系統(tǒng)的控制是基于TT公司的DSP TMS320F2812。DC/DC環(huán)節(jié)采用INFINEON公司的ICES2AS01控制，其給定信號(hào)Vnf由DSP根據(jù)控制要求產(chǎn)生，從而獲得可調(diào)的直流電壓Vdc。CC/AC環(huán)節(jié)由DSP直接進(jìn)行PWM控制，從而產(chǎn)生所需的功率信號(hào)波形。

?

　　DSP TMS320F2812的幾個(gè)特點(diǎn)：

　　(1)速度方面 TMS320F2812最高工作頻率為150MHz(30MHz的品振經(jīng)過(guò)倍頻而得到);

　　(2)AD精度 TMS320F2812的AD采樣精度可以達(dá)到12位：

　　(3)運(yùn)算方面 TMS320C2812是32位的定點(diǎn)DSP，可以方便地運(yùn)行32位與32位的乘法，能滿(mǎn)足高精度與快速計(jì)算的要求。

　　2 控制方案及參數(shù)設(shè)計(jì)

　　2.1 逆變器建模與控制方案設(shè)計(jì)

　　單相全橋逆變器及其雙環(huán)控制的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所不，Vdc為輸入直流電壓，S1～S4是功率MOSFET管.L為輸出濾波電感，C為輸出濾波電容。其控制環(huán)節(jié)采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)PID控制。采用輸出電壓與給定電壓進(jìn)行比較得到誤差電壓，誤差電壓經(jīng)過(guò)PI環(huán)后成為電流環(huán)的給定，與電流采樣值再進(jìn)行比較.再經(jīng)過(guò)P環(huán)節(jié)，蛀后由DSP的PWM環(huán)節(jié)產(chǎn)生控制信號(hào)。由于電感電流等于電容電流和負(fù)載電流之和，其中電容電流為輸出電壓的微分，對(duì)電感電流進(jìn)行控制相當(dāng)于使系統(tǒng)能超前對(duì)輸出電壓進(jìn)行控制，因此能得到更好的動(dòng)態(tài)性能。另外電感電流包含了負(fù)載電流，所以又可以對(duì)負(fù)載起到限流作用。

?

　　逆變器輸出電壓的采樣為差分采樣模式，電感電流采樣采用電流霍爾器件。電壓采樣系數(shù)為0.0109，則采樣精度為

?

　　小于0.lV，(其中，3V是DSP采樣的最大電壓值)滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。

　　根據(jù)逆變器的結(jié)構(gòu)框圖可以得到逆變器系統(tǒng)的控制框圖，如圖3所示。其中，

?

　　是電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)的傳遞函數(shù);K1為電流環(huán)P調(diào)節(jié)參數(shù);Km為PWM環(huán)節(jié)的有效增益;K1為內(nèi)環(huán)電流環(huán)的增益;K2為電壓外環(huán)的增益;HSH(S)為零階保持環(huán)節(jié)，為

?

　　由于開(kāi)關(guān)頻率fs較高，即Ts較小，所以近似為

?

?