《電子技術(shù)應(yīng)用》
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通信電源功率變換電路的數(shù)字化控制的改變
摘要: 通信電源已進(jìn)入了全數(shù)字化的階段,,整流器模塊的所有模擬信號經(jīng)過采樣電路后,,送入到DSP中,DSP根據(jù)系統(tǒng)的要求與條件對PFC與DC/DC部分直接輸出PWM信號,,驅(qū)動功率電路的輸出,。從圖1中可以看出,,系統(tǒng)的整個控制全部在DSP中進(jìn)行處理,包括有模擬信號,,IO信號,,CAN通信,PWM輸出等等,。
Abstract:
Key words :

    通信電源已進(jìn)入了全數(shù)字化的階段,,整流器模塊的所有模擬信號經(jīng)過采樣電路后,送入到DSP中,,DSP根據(jù)系統(tǒng)的要求與條件對PFC與DC/DC部分直接輸出PWM信號,,驅(qū)動功率電路的輸出。從圖1中可以看出,,系統(tǒng)的整個控制全部在DSP中進(jìn)行處理,,包括有模擬信號,IO信號,,CAN通信,,PWM輸出等等。

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圖1,,全數(shù)字通信電源

    功率變換的性能提升

    通信電源全數(shù)字化的一個重要標(biāo)志就是對功率變換電路的數(shù)字化控制,。如圖1,交流輸入電壓,、輸入電流,,PFC輸出電壓,DC輸出電壓,,源邊電流等都采樣到DSP中,。控制硬件電路大大簡化,,僅需要采樣電路與驅(qū)動電路,,其余的控制部分全部在DSP中用軟件進(jìn)行實現(xiàn)。這樣給控制的實現(xiàn)帶來了更大的靈活性,,同時因為軟件實現(xiàn),,減少器件數(shù)目,消除模擬控制技術(shù)的器件離散性和溫度漂移等的影響,,保證每個模塊均達(dá)到最優(yōu)指標(biāo),,提高通信電源可靠性。

    對控制電路的數(shù)字化,,可以實現(xiàn)模擬方式難以實現(xiàn)的復(fù)雜控制機制,,引入新的控制策略,提高產(chǎn)品的性能。比如在DC/DC部分采用諧振電路時,,根據(jù)負(fù)載變化,,改變開關(guān)方式,保持諧振模式工作,,提高效率,。可以針對不同的負(fù)載情況時采用不同的控制策略,,從而提高性能,。使用同步整流可降低損耗,數(shù)字方式可以精確的控制死區(qū)時間,,提高效率,。對相同硬件拓?fù)洌梢圆捎眯碌目刂骗h(huán)路結(jié)構(gòu),,并且通過軟件編程來實現(xiàn),,比如非線性控制,滑??刂?,對功率變換電路的數(shù)字控制,帶來了靈活的控制策略,,可以針對性能的某一指標(biāo)進(jìn)行改善,,比如改變開關(guān)頻率改善EMI指標(biāo)。而模擬方式實現(xiàn)則相當(dāng)困難,,并且數(shù)字方式實現(xiàn)起來并不會導(dǎo)致硬件電路的復(fù)雜化帶來的成本提高與可靠性的降低,。

    全面的系統(tǒng)監(jiān)測

    因為系統(tǒng)的所有模擬與邏輯信號都在DSP中進(jìn)行了數(shù)字化的處理,系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)與狀態(tài)都可以全面的掌握,。也就可以更加準(zhǔn)確的對各種故障進(jìn)行判斷,,使系統(tǒng)出現(xiàn)故障是可以準(zhǔn)確的進(jìn)行定位和及時的對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。并且可以根據(jù)故障的情況,,做出合適的措施進(jìn)行自恢復(fù),,可以盡可能的讓系統(tǒng)工作,保證正常的輸出,。系統(tǒng)不僅僅是對故障做出保護(hù),,還可以對模塊的運行情況做出實時的監(jiān)控與調(diào)整,在問題發(fā)生前就可以采取措施防止故障的出現(xiàn),。比如可以根據(jù)環(huán)境溫度的改變,及時調(diào)整模塊的功率輸出,,使模塊可以在較寬的溫度范圍保證輸出的連續(xù),。同時也可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速,合理的降低噪聲,,減少模塊的能耗,。

    提供更多準(zhǔn)確的信息

    系統(tǒng)的所有信息都已數(shù)字化,,這樣就為各種參數(shù)的獲取提供了方便,只要經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與運算就可以得到期望的數(shù)據(jù),。比如交流輸入電壓,,電流,有功功率,,功率因數(shù),,PFC輸出母線電壓等等數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)的濾波,,誤差的校正處理全部數(shù)字化,,由軟件進(jìn)行處理,減少了硬件濾波電路,,計算電路,,并且軟件可以實現(xiàn)硬件難以處理的運算,可以獲得更多,,更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),。         簡單穩(wěn)定的并聯(lián)

    模塊間的并聯(lián)也采用數(shù)字方式實現(xiàn),不再需要單獨的均流電路與均流總線,。均流信息都通過通信的方式,,將均流數(shù)據(jù)發(fā)送到各個模塊。各個模塊通過通信端口接收到均流數(shù)據(jù)后,,經(jīng)過DSP中的均流控制,,直接改變DC/DC的驅(qū)動,使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的均流,。因為數(shù)字化后,,通過通信發(fā)送數(shù)據(jù),可以保證模塊獲取完全一致的均流數(shù)據(jù),,避免了模擬系統(tǒng)各個模塊間均流電路的誤差,,提高均流精度。同時,,因為模塊的全數(shù)字化,,有更完善的故障檢測機制,可保證故障模塊的安全退出,,不會影響系統(tǒng)的并聯(lián)工作,。

    靈活可靠的通信

    模塊提供CAN通信接口,這是一種多主從的總線,。各個模塊都可以主動發(fā)送數(shù)據(jù),,有廣播與點對點通信方式。通信速率高達(dá)1Mbit/s,高抗電磁干擾性,,而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤,,適合于實時控制系統(tǒng)?;贑AN總線,,模塊之間,以及模塊與監(jiān)控單元間的通信都可以完成,。模塊可以主動上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控單元,,監(jiān)控單元也可以廣播發(fā)送命令,提高了效率和實時性,。

    模塊在線升級

    由圖1可以看到,,整個系統(tǒng)的功率電路控制、繼電器控制,、通信,、檢測等等,都在DSP中由軟件進(jìn)行實現(xiàn),。系統(tǒng)功能的增減,,性能的提升都可以通過修改軟件得以實現(xiàn)。通過CAN通信接口可以實現(xiàn)系統(tǒng)軟件的在線更新,,快速的實現(xiàn)功能的改進(jìn),,使通信電源系統(tǒng)可以滿足更多的應(yīng)用場合。為電源技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)提供了便利的手段,。

    系統(tǒng)的智能化提升

    整流器模塊功能智能化與系統(tǒng)智能化的有效結(jié)合,,充分提高模塊與系統(tǒng)的效率與可靠性。模塊可以對更多的異常進(jìn)行綜合的判斷,,而不是模擬方式簡單的比較,。比如溫度傳感器失效時,溫度可能會很高,,常規(guī)處理,,將會過溫保護(hù),而系統(tǒng)不能工作,。采樣數(shù)字化處理后,,DSP可以判斷出是傳感器失效,而不是溫度真的升高,,僅給出告警信號,,保持模塊的繼續(xù)運行。模塊與監(jiān)控配合更加全面,,不需要知道模塊機號等標(biāo)識信息,,只需在模塊上按下一個按鈕,,就可以獲取這個模塊的全部信息。

    通信電源的全面數(shù)字化,,帶來了通信電源性能,可靠性,、功能的提升,,電源更加智能化,對各種應(yīng)用場合有更好的適應(yīng)性,。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,,通信電源會達(dá)到更高的效率,更加可靠和易于使用,?!?/p>

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