一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平dc-dc變換器實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)教育教學(xué)領(lǐng)域，具體地涉及一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子技術(shù)是電氣工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，而課程實(shí)驗(yàn)是對課程教學(xué)的有益補(bǔ)充。伴隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，新型電路拓?fù)浜涂刂品椒ú粩嘤楷F(xiàn)。同時(shí)由于人們對于電力電子裝置的電壓等級、功率等級、效率及注入諧波等要求的不斷提高，多重化技術(shù)、多電平和軟開關(guān)等一系列新技術(shù)成為電力電子技術(shù)中的研究熱門。以DC-DC為例，學(xué)生學(xué)習(xí)到的不再僅僅是Buck、Boost等一些基礎(chǔ)拓?fù)洹?br>[0003]但傳統(tǒng)的DC-DC變換實(shí)驗(yàn)仍基于Buck等簡單的電路，這很難培養(yǎng)起學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)的熱愛。此外，變換器的傳統(tǒng)的控制方法采用模擬控制芯片，如UC1875等，存在實(shí)現(xiàn)困難、抗干擾能力差等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述問題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置；本發(fā)明具有技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)；尤其適合在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用，讓學(xué)生動手實(shí)踐，測量觀察三電平和軟開關(guān)技術(shù)的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)波形。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置，包括主電路、控制電路、輔助電路；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述主電路包括交流輸入電路、與交流輸入電路輸出端相連的輸入整流濾波電路，與輸入整流濾波電路輸出相連的零電壓三電平逆變器，與零電壓三電平逆變器輸出相連的輸出整流濾波電路相連，所述輸出整流濾波電路的輸出連接負(fù)載；所述輔助電路包括欠壓過壓檢測電路、過流檢測電路、驅(qū)動電路，所述欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路分別接收交流輸入電路的輸出信號和零電壓三電平逆變器的輸出信號，所述欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路的輸出與保護(hù)信號判斷模塊相連接，所述保護(hù)信號判斷模塊的輸出與繼電器保護(hù)回路相連接；所述控制電路包括DSP控制器，所述DSP控制器的輸入端連接功率中斷保護(hù)模塊和調(diào)節(jié)器，DSP控制器的輸出端連接所述驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路的輸出連接零電壓三電平逆變器；所述負(fù)載連接輸出電壓檢測電路，輸出電壓檢測電路連接反饋信號采樣保持模塊，所述反饋信號采樣保持模塊的輸出連接調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出連接到DSP控制器的輸入端。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述控制電路的DSP控制器采用TMS320F2812，所述TMS320F2812內(nèi)部集成12位的AD轉(zhuǎn)換模塊。
[0008]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述輔助電路的驅(qū)動電路采用了隔離變壓器KD101，它將0~3.3V的DSP輸出的控制信號變壓到_5~14V的驅(qū)動信號，同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制電路和主電路的隔離。
[0009]本發(fā)明的有益效果是。
[0010]1、本發(fā)明提供了一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置以控制電路的控制器DSP為核心，所述DSP控制器產(chǎn)生PffM控制信號，對電力電子技術(shù)中多電平和軟開關(guān)技術(shù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，是在全橋結(jié)構(gòu)DC-DC變換器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，加入了三電平技術(shù)。以DSP為控制器，通過采用移相斬波的控制方法，實(shí)現(xiàn)各只MOS管零電壓開關(guān)。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置具有技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用，讓學(xué)生動手實(shí)踐，測量觀察三電平和軟開關(guān)技術(shù)的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)波形。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明輔助電路部分的驅(qū)動電路連接圖。
[0013]圖3是本發(fā)明輔助電路部分的欠壓過壓檢測電路連接圖。
[0014]圖4是本發(fā)明輔助電路部分的過流檢測電路連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，為本發(fā)明一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)框圖。圖中，包括主電路、控制電路、輔助電路；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是:所述主電路包括交流輸入電路、與交流輸入電路輸出端相連的輸入整流濾波電路，與輸入整流濾波電路輸出相連的零電壓三電平逆變器，與零電壓三電平逆變器輸出相連的輸出整流濾波電路相連，所述輸出整流濾波電路的輸出連接負(fù)載；所述輔助電路包括欠壓過壓檢測電路、過流檢測電路、驅(qū)動電路，所述欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路分別接收交流輸入電路的輸出信號和零電壓三電平逆變器的輸出信號，所述欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路的輸出與保護(hù)信號判斷模塊相連接，所述保護(hù)信號判斷模塊的輸出與繼電器保護(hù)回路相連接；所述控制電路包括DSP控制器，所述DSP控制器的輸入端連接功率中斷保護(hù)模塊和調(diào)節(jié)器，DSP控制器的輸出端連接所述驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路的輸出連接零電壓三電平逆變器；所述負(fù)載連接輸出電壓檢測電路，輸出電壓檢測電路連接反饋信號采樣保持模塊，所述反饋信號采樣保持模塊的輸出連接調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出連接到DSP控制器的輸入端。
[0016]所述控制電路的DSP控制器采用TMS320F2812，MS320F2812廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制場合，它具有2個(gè)事件管理器，每一個(gè)事件管理器可以編程控制輸出8路PffM波，并可以完成上下橋臂死區(qū)時(shí)間的設(shè)置。它內(nèi)部集成了 12位的AD轉(zhuǎn)換模塊，方便對輸出電壓、電流進(jìn)行采樣，而不需要外加芯片。同時(shí)，該芯片最高的工作頻率是150MHz，其快速性可以很好地滿足電力電子裝置中的采樣、PI調(diào)節(jié)、PWM波輸出等功能。在本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置中，DSP控制器實(shí)現(xiàn)PffM信號的產(chǎn)生以及電壓和電流的采樣，并完成閉環(huán)控制和保護(hù)功能；該裝置的工作頻率為80 kHz,所述DSP芯片TMS320LF2812的最高時(shí)鐘頻率為150MHz，且具有專門用于PffM信號產(chǎn)生的EV模塊，可方便地生成死區(qū)可調(diào)的PffM脈沖。
[0017]如圖2所示，為本發(fā)明輔助電路部分的驅(qū)動電路連接圖。所述輔助電路的驅(qū)動電路采用了隔離變壓器KDlOl，它將0~3.3V的DSP輸出的控制信號變壓到_5~14V的驅(qū)動信號，同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制電路和主電路的隔離。
[0018]如圖3和4所示，為本發(fā)明輔助電路部分的欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路連接圖。所述欠壓過壓檢測電路首先通過電壓隔離模塊實(shí)現(xiàn)控制電路與主電路的隔離。然后進(jìn)行分壓，并分別與設(shè)定的過壓和欠壓值進(jìn)行比較，一旦出現(xiàn)過壓欠壓的情況，將輸出低電平信號。所述過流檢測電路是采用霍爾傳感器將輸出電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號與給定值比較，出現(xiàn)過流時(shí)，將產(chǎn)生低電平的過流信號。
[0019] 可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置，包括主電路、控制電路、輔助電路；其特征在于:所述主電路包括交流輸入電路、與交流輸入電路輸出端相連的輸入整流濾波電路，與輸入整流濾波電路輸出相連的零電壓三電平逆變器，與零電壓三電平逆變器輸出相連的輸出整流濾波電路相連，所述輸出整流濾波電路的輸出連接負(fù)載；所述輔助電路包括欠壓過壓檢測電路、過流檢測電路、驅(qū)動電路，所述欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路分別接收交流輸入電路的輸出信號和零電壓三電平逆變器的輸出信號，所述欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路的輸出與保護(hù)信號判斷模塊相連接，所述保護(hù)信號判斷模塊的輸出與繼電器保護(hù)回路相連接；所述控制電路包括DSP控制器，所述DSP控制器的輸入端連接功率中斷保護(hù)模塊和調(diào)節(jié)器，DSP控制器的輸出端連接所述驅(qū)動電路，所述驅(qū)動電路的輸出連接零電壓三電平逆變器；所述負(fù)載連接輸出電壓檢測電路，輸出電壓檢測電路連接反饋信號采樣保持模塊，所述反饋信號采樣保持模塊的輸出連接調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出連接到DSP控制器的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述控制電路的DSP控制器采用TMS320F2812，所述TMS320F2812內(nèi)部集成12位的AD轉(zhuǎn)換模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述輔助電路的驅(qū)動電路采用了隔離變壓器KD101，它將0~3.3V的DSP輸出的控制信號變壓到_5~14V的驅(qū)動信號，同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制電路和主電路的隔離。
【專利摘要】一種數(shù)字控制的零電壓全橋三電平DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明具有技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)；尤其適合在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用。所述主電路包括交流輸入電路、與交流輸入電路輸出端相連的輸入整流濾波電路，與輸入整流濾波電路輸出相連的零電壓三電平逆變器，與零電壓三電平逆變器輸出相連的輸出整流濾波電路相連，所述輸出整流濾波電路的輸出連接負(fù)載；所述輔助電路包括欠壓過壓檢測電路、過流檢測電路、驅(qū)動電路，所述欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路分別接收交流輸入電路的輸出信號和零電壓三電平逆變器的輸出信號，所述欠壓過壓檢測電路和過流檢測電路的輸出與保護(hù)信號判斷模塊相連接，所述保護(hù)信號判斷模塊的輸出與繼電器保護(hù)回路相連接。
【IPC分類】G09B23/18
【公開號】CN105632300
【申請?zhí)枴緾N201410702049
【發(fā)明人】張鳳軍
【申請人】張鳳軍
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月28日