基于DSP实现可并机的逆变电源

DA2000HP逆变单元主变换电路采用高可靠性的单端高频功率变换电路，变换频率为64kHz。直流输入通过输入滤波器、输入断路器、输入接触器送入单端高频功率变换电路，经过变换，变压器次级输出高压正弦调制波形。高压正弦调制波形经过高频滤波器滤去高频成分，得到100Hz半桥正弦波。100Hz半桥正弦波经过50HzIGBT逆变桥变换得到50Hz220V纯净的正弦波。最后，50Hz220V纯净的正弦波通过输出接触器、输出断路器、输出滤波器送给负载。

为了提高逆变单元的可靠性和负载适用性，在50HzIGBT逆变桥前增加补偿器及损耗器。

DA2000HP逆变单元采用的算法是模糊控制算法，把电压误差和电流作为输入模糊变量，实现逆变单元模糊控制。

2.3 DSP56F805简介

Motorola公司开发的数字信号处理器DSP56F805具有16位高速定点运算能力，既有单片机（MCU）灵活控制功能和丰富的外设，又有DSP高速运算能力，非常适合电源控制、电机控制、工业控制、仪表制造等领域。这种型号的数字信号处理芯片具有如下优点：

1）很高的处理速度

——单指令执行周期为25ns（工作频率为80MHz时），即每s可执行40M条指令；

——单周期16×16并行乘-累加器；

2）特有的并行结构

——采用Harvard结构，程序区与数据区的存储单元是分开的，高效16位DSP56800DSP内核；

——3条内部地址总线和1条外部地址总线；

——4条内部数据总线和1条外部数据总线；

3）编程灵活

——具有类似单片机的编程方式；

——支持高级C语言编程；

——开发方便，灵活的EVM板及丰富的SDK软件包；

4）高度集成的内部资源

——片上集成闪存（Flash）及RAM，计有31.5K×16位的程序Flash，512×16位程序RAM，4K×16位的数据Flash，2K×16位数据RAM，2K×16位的启动Flash；

——2个独立的PWM模块，每个PWM模块带有6个可独立编程PWM输出脚，3个电流传感取样脚和4个故障检测输入脚，支持中心对准PWM和边沿对准PWM工作方式；

——可同时工作的2个12位ADC模块，每个ADC模块包含4路输入脚，ADC模块可与PWM模块同步工作；

——14路独立的输入输出口，18路复用的输入输出口；

——1个CAN2.0模块；

——2个异步串行口（SCI）和1个同步串行口（SPI）；

——2个微分解码器；

——4组计数定时器；

——内置COP模块，方便完成看门狗（Watchdog）功能；

——2个外部中断源；

——可编程的PLL时钟；

——JTAG/OnCE接口，方便调试及生产。

3 系统硬件

系统硬件电路包括主控单元，A/D电路，PWM电路，并机与同步电路，检测、控制及显示电路，JTAG/OnCE电路，RS-232、时钟及电源电路等。主控芯片用了一片144-pinLQFP封装的DSP56F805数字信号处理器，具体电路如图4。

图4 系统硬件

3.1 主控单元

硬件以DSP56F805为中心，充分利用其 A/D、PWM、内部Flash、CAN等自带功能，简化了设计。

系统工作正常时，PWMA0～PWMA1脚输出一对SPWM波形，通过隔离与驱动电路驱动单端变换电路功率管（MOSFET），再经过主变压器升压，次级得到高压SPWM正弦调制波形，经过L、C滤波得到纯净的100Hz半桥正弦波。PWMA2～PWMA3脚输出一对PWM波形，通过隔离与驱动电路驱动功率管（IGBT），得到50Hz220V纯净的正弦波。PWMA4作为D/A转换，经滤波成直流信号，通过隔离与驱动电路驱动损耗器。PWMB0～PWMB2作为输出口，根据无功功率，选择适当的电容，通过隔离与驱动电路驱动补偿器。A/D电路时刻检测输入电压、输出电压、输出电流、机内温度等参数，当发现一个或多个参数超过软件的设定值，DSP立即关断SPWM信号，并发出报警信号。另外，FAULTA0作为输出过流取样，一旦FAULTA0电压超过阈值，DSP立即关断PWM输出。

3.2 A/D电路

DSP56F805的ADC模块具有下述特点：

1）12位精度；

2）同时或连续采样工作方式；

3）同时采样工作方式下，8个通道转换时间为26.5ADC时钟周期，即26.5×0.2μs=5.3μs；

4）可由PWM的内部同步信号或定时器或外部信号触发ADC转换。