之间的传递函数可以写成式2.2.2,其中r很小,电路设计时如果绕制电感内阻相对负载电阻很小,则可以忽略这个量。
交流电感的选择主要考虑抑制电流纹波和满足动态电流波形品质,同时应尽量减小电感,减小系统体积。 满足抑制电流纹波要求,电感的选择应满足:
满足快速跟踪基准电流要求,电感应满足:
考虑到实际电感设计,系统最终设计得出的电感为:
2.2.2 逆变器控制程序 系统的控制由在FPGA中完成。在FPGA中搭建一些硬件模块,设计PWM的IP核,以及ADC的控制接口,然后通过片上控制器完成系统代码程序。上电后先对系统各部分的初始化,然后进入循环,扫描按键,执行显示程序。如果需要注入无功补偿,通过系统的人机交互界面可以完成。 系统的控制主要在三个中断函数中进行。在Timer7的溢出中断服务函数中完成电流大小的控制,首先进行电流的检测,测得的量可以通过主函数中的显示程序执行显示功能。由于采样频率较高,然后通过PI调节可以瞬时地完成相应电流输出。完成测量后进行电流或电压的PI调节,输出一个占空比指令。在采到过零比较输出的上升沿后触发边沿中断。由于改变DDS的频率控制字可以同时完成相位和频率的跟踪,因而用PI调节可以将相位锁住在某个点上。DDS中断中主要完成扫描正弦表,进行DDS相位累加。输出功率通过保持直流母线上的电压,可以知道输出电流指令大小。系统软件流程图如图2所示。
2.2.3电路设计 这部分描述逆变器除FPGA之外的电路原理图,标明具体参数及采用器件。 2.2.3.1驱动电路设计 驱动电路采用IR2110来驱动开关管,由于控制信号要和主电路要电气隔离,故这里选用74HC14反相器和HCP2630隔离光耦,具体电路图如下图所示:
2.2.3.2交流电流信号调理电路设计 交流电流信号的调理电路的处理流程如下图所示:
滤波电路的设计:设定截止频率为开关频率的1/5以下,通过FiLTEr Solution软件给出二阶滤波器电路,结合实际器件,最终的滤波截止频率为:
实际电路图如下:
2.2.3.3交流电压信号调理电路设计 交流电压信号需要得出峰值和相位,信号处理流程如下:
实际采用电路原理图如下:
2.2.3.4 直流电压测量电路设计 输出信号连接到下图所示的线性隔离光耦电路,通过在HCNR201光耦输入输出配置运放可以实现线性放大。光耦主要是实现主电路与控制器的电气隔离,从而保护FPGA的安全。
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