电力电子电路的数字化控制技术

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第5卷第11期电源敷石阙V01．5NO．11November2002电力电子电路的数字化控制技术赵异波，何湘宁(浙江大学电力电子技术国家专业实验室，浙江杭州310027)摘要：阐述了单片机、数字信号处理器和现场可编程门阵列的性能特点和在9力9-7-电路数字化控制中的应用，展望了电力9-7--电路控制技术的发展趋势。关键词：9力电子电路；数字控制；单片机；数字信号处理器；现场可编程门阵列DigitalControlforPowerElectronicCircuitsZHAOYi—bo，HEXiang—ningAb

2、stract：Firstly，theperformanceofsinglechipsisdiscussed，DSPs，andFPGAsappliedindigitalcontrolsystemforpowerelectroniccircuitsisdiscussed．Then，thefuturedevelopmentofcontrolmethodsisprospectedKeywords：Powerelectroniccircuits；Digitalcontrol；Singlechip；DSP；FPGA中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：0219—2

3、713(2002)11—0557—031引言减少元器件的数目、简化硬件结构，从而提高系统的可靠性。此外，还可以实现运行数据的自动储存电力电子器件经历了工频、低频、中频到高频和故障自动诊断，有助于实现电力电子装置运行的的发展历程，与此相对应，电力电子电路的控制也智能化。从最初以相位控制为手段的由分立元件组成的控制电路发展到集成控制器，再到如今的旨在实现高2电力电子电路的单片机控制频开关的计算机控制，并向着更高频率、更低损耗单片机是一种在一块芯片上集成了CPU、和全数字化的方向发展。模拟控制电路存在控制精度低、动态响应慢、参数整定不方便、温度漂移严RAM／ROM

4、、定时器／计数器和l／O接I=1等单元的重、容易老化等缺点。专用模拟集成控制芯片的出微控制芯片，具有速度快、功能强、效率高、体积小、现大大简化了电力电子电路的控制线路，提高了控性能可靠、抗干扰能力强等优点，在各种控制系统制信号的开关频率，只需外接若干阻容元件即可直中应用广泛。单片机的CPU经历了由4、8、16、32直接构成具有校正环节的模拟调节器，提高了电路的至64位的发展过程，主要以美国INTEL公司生产可靠性。但是，也正是由于阻容元件的存在，模拟控的MCS一51(8位)和MCS一96(16位)两大系列为制电路的固有缺陷，如元件参数的精度和一致性、代表。元

5、件老化等问题仍然存在。此外，模拟集成控制芯在电力电子电路中，单片机主要用作数据采片还存在功耗较大、集成度低、控制不够灵活、通用集和运算处理、电压电流调节、PWM信号生成、系性不强等问题。统状态监控和故障自我诊断等，一般作为整个电路用数字化控制代替模拟控制，可以消除温度漂的主控芯片运行，完成多种综合功能。文献[1】利用移等常规模拟调节器难以克服的缺点，有利于参数80C196KC型单片机实现了一种对DC／DC变换器整定和变参数调节，便于通过程序软件的改变方便的新型控制方法——双调制高频PWM控制，解决地调整控制方案和实现多种新型控制策略，同时可了数字化PWM中高

6、频与精度之间的矛盾。文献[21介绍了一种采用80C196MC16位单片机为主构成收稿日期：2002—08—16控制电路的并网逆变器，如图1所示。其中单片机维普资讯http://www.cqvip.com第5卷第11期鼋浸教石嗣V0l_5No．1l2002年11月POWERSUPPLYTECHNOLOGIESANDAPPLICATIONSNovenlber2002配合D／A转换器和MOSFET功率模块实现SPWM器。DSP属于精简指令系统计算机(RISC)，大多数正弦脉宽调制、电流同步跟踪、并网逆变／独立逆变指令都能在一个周期内完成，并可通过并行处理技的切换控

7、制等功能。逆变器并网运行时，要求输出术，在一个指令周期内完成多条指令。同时，DSP采电流与电网电压同频同相。由电网电压产生一个过用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，零脉冲信号，加到单片机80C196MC的EPA捕捉中允许同时存储程序和数据。内置高速的硬件乘法断输入口P2．1上，完成以此为基准时间点的正弦波器，增加了多级流水线，使其具有高速的数据运算数据的依次输出。一个周期的单位正弦波数据采用能力。而单片机为复杂指令系统计算机(CISC)，多表格的形式存放于EPROM中，然后由单片机按定数指令要2～3个指令周期才能完成。单片机采用时时间依次送到双路8位

8、D／A中的一路，由D／A诺依曼结构，程序和数据在同一