【正文】 電子技術(shù)和功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展對變流技術(shù)的發(fā)展影響極大。隨著以IGBT為代表的全控型器件的不斷進(jìn)步，在逆變電路中采用的PWM控制技術(shù)已相當(dāng)成熟。 并保證在直流電流下降到預(yù)置值或突然緊急聯(lián)鎖停車的情況下, 迅速投入極化電源【16】。 the same time, the sampling voltage and current feedback signal to the microcontroller39。接著是對單片機(jī)數(shù)字控制電路的各個(gè)功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析，主要包括單片機(jī)的存儲(chǔ)擴(kuò)展電路、PWM控制回路等。 同時(shí), 電流電壓的取樣信號反饋到單片機(jī)的A/D 輸入端, 經(jīng)過數(shù)字信號處理分析, 給出調(diào)整后的PWM調(diào)制信號, 完成數(shù)字電源負(fù)反饋的閉環(huán)控制, 實(shí)現(xiàn)電源輸出的穩(wěn)定準(zhǔn)確。 數(shù)字電源是可編程的, 比如通訊、檢測、遙測等所有功能都可用軟件編程實(shí)現(xiàn)。5V和177。12V直流電源設(shè)計(jì) 43 +15V和+20V直流電源設(shè)計(jì) 43 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的抗干擾措施 44 硬件抗干擾技術(shù) 44 軟件抗干擾技術(shù) 47第五章 結(jié)論 49 設(shè)計(jì)結(jié)論 49 設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善 49結(jié)束語 51參考文獻(xiàn) 52附錄1 主電路的MATLAB仿真 54附錄2 MATLAB下的電流閉環(huán)仿真 55附錄3 CPU與存儲(chǔ)電路 56附錄4 通訊接口電路 57附錄5 PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路 58附錄6 鍵盤和顯示電路 59附錄7 模擬輸入通道 60附錄8 電源電路 61I摘 要數(shù)字電源系統(tǒng)具有數(shù)字化控制的電源轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)層面的電源管理和可編程性等特色。數(shù)字電源有微控制器(MCU)控制和數(shù)字信號處理器(DSP)控制兩種解決方案。根據(jù)以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本文主要分三個(gè)方面進(jìn)行論述。最后對系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中采用的抗干擾技術(shù)進(jìn)行簡述，并對設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析。s A / D input, through digital signal processing and analysis, given the adjusted PWM modulation signal, plete digital power supply negative feedback loop control to achieve power output stable and accurate.Based on the above system structure, this paper discusses three aspects. The first is the choice of the main circuit and simulation. Main circuit used in this article is singleswitch threephase Bucktype PWM rectifier circuit, and was carried out using MATLAB simulation. Next is a single chip digital control circuit in detail the various functional modules in the design and analysis, including single chip memory expansion circuit, PWM control circuit, etc. Finally, the system hardware design brief with the antijamming technology, and design of the system were analyzed. The control system uses hardware and software, give full play to the microputer control system of the flexible form of control, high reliability, scalability and good features, also demonstrated the control of flexible digital PWM technology, high efficiency and energy saving advantages.KEY WORD digital power, microcontroller, PWM, rectifier 數(shù)字化PWM極化電源的設(shè)計(jì) 第一章 緒論第一章 緒論 課題來源及研究意義本畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是數(shù)字化PWM極化電源的設(shè)計(jì)，該題目來源與于教師科研中的生產(chǎn)實(shí)際課題。工業(yè)中運(yùn)用的極化電源的輸出電流一般在300A左右，本文要求設(shè)計(jì)輸出為100A穩(wěn)定直流電流的極化電源系統(tǒng)。目前，SPWM控制技術(shù)已在交流調(diào)速用變頻器和不間斷電源中獲得了廣泛的應(yīng)用。電力電子功率器件經(jīng)歷了從半控(只能控制開不能控制關(guān))到全控階段,從電流控制到電壓控制(場控),從幾千Hz到500kHz以上的開關(guān)頻率的變化,而控制方式也相應(yīng)從相控電流轉(zhuǎn)變到脈寬調(diào)制技術(shù)。接下來，我們主要介紹電源中整流裝置的“綠色變換”技術(shù)，也就是電源中的交流—直流變換技術(shù)（AC—DC）的“綠色”設(shè)計(jì)及方法。帶阻感負(fù)載的整流電路所產(chǎn)生的諧波污染和功率因數(shù)滯后也已為人們所熟悉。 數(shù)字PWM控制技術(shù)在整流電路中的發(fā)展及應(yīng)用在AC/ DC 轉(zhuǎn)換中,PWM 整流技術(shù)因其具有很高的功率因數(shù)而倍受人們關(guān)注。近年來, 在國內(nèi)外的整流器研究方面, 做了不少的工作, PWM整流器應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛, 單位功率因數(shù)整流器的研究已成為電力電子領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。其典型應(yīng)用包括在開關(guān)電源中的應(yīng)用、在直流電機(jī)中的應(yīng)用、在射頻中的應(yīng)用及在數(shù)字音頻功率放大器中的應(yīng)用。 從效率最優(yōu), 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最少, 再到消除噪音等, PWM 控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新和不斷完善的過程 。業(yè)界估計(jì)數(shù)字電源的年復(fù)合增長率(CAGR)在今后幾年將超過100%。其核心是電源轉(zhuǎn)換的全數(shù)字控制,它能實(shí)現(xiàn)PWM穩(wěn)壓回路控制、軟件啟動(dòng)和隔離等功能。 課題的總體要求及規(guī)劃 本論文題目來源于生產(chǎn)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)。（2）采用PWM控制滿足穩(wěn)壓/穩(wěn)流控制方式。（6）設(shè)計(jì)與上位機(jī)的通訊接口（RS485）。（10）用MATLAB對主電路與變壓器仿真。（14）整流電路的設(shè)計(jì)要有計(jì)算。61數(shù)字化PWM極化電源的設(shè)計(jì) 第二章 極化電源主電路的設(shè)計(jì)及仿真第二章 極化電源主電路的設(shè)計(jì)及仿真 概述極化電源主電路的設(shè)計(jì)包括PWM整流主電路和控制電路的設(shè)計(jì)，三相交流輸入經(jīng)過橋式整流器整流和濾波環(huán)節(jié)1后的直流電壓，然后進(jìn)入高頻斬波調(diào)節(jié)部分，最后再通過濾波環(huán)節(jié)2濾波得到所需的直流電壓。由于實(shí)際參數(shù)是一個(gè)變數(shù)，也無法從工藝中確切給定，工作人員只能通過限定升流時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)，來解決各種金屬材料達(dá)到相應(yīng)氧化厚度所需要的各種參數(shù)【22】。，輸入功率級采用簡單可靠的三相橋式不可控整流器，將電網(wǎng)交流電整流成直流，經(jīng)電容濾波器濾波獲得平滑的直流電壓。 三相單開關(guān)Buck型PWM主電路此主電路最大的優(yōu)點(diǎn)是簡單、經(jīng)濟(jì)，由于僅有一個(gè)可控元件，要使三相電流均為正弦波且與電壓同相位是十分困難的，一般這種電路只工作在不連續(xù)電流模式下，這時(shí)每相電流峰值和各相電壓成正比，每相電流峰值為正弦，由于電流不連續(xù)，自然形成零電流開通；開關(guān)管在關(guān)斷時(shí)，要關(guān)斷三相電流，所以關(guān)斷損耗大，并且隨著輸出功率增大，輸入電流的峰值迅速增加，電流應(yīng)力問題更加突出。（2）串行通訊：采用MAX485芯片實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的串行通訊，為了具有良好的抗噪聲干擾性、較長的傳輸距離和多站能力，可加裝RS232/485轉(zhuǎn)換器。（6）PWM調(diào)制電路：采用數(shù)字式PWM控制器IXDP610和專用IGBT觸發(fā)器EXB841兩片芯片來實(shí)現(xiàn)。子程序包括鍵盤子程序、定時(shí)中斷服務(wù)子程序。主要工作在定時(shí)中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行，如數(shù)據(jù)采集、數(shù)碼管顯示、電壓給定、與上位機(jī)進(jìn)行通訊等。下面結(jié)合課程設(shè)計(jì)要求分別對兩部分的電路參數(shù)進(jìn)行整定?？梢郧蟮枚O管的電壓和電流裕量分別為 公式（） 故本設(shè)計(jì)中選擇超快恢復(fù)二極管RHRG60120,其最大電流為60A，最大反向電壓為1200V。濾波電容的計(jì)算，電容C在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的充電電荷為 公式（）輸出脈動(dòng)電壓為 公式（）濾波電容量為 公式（）在本設(shè)中，L=1，求得，,故設(shè)計(jì)中開關(guān)管VT選用的是三菱CM200HU24H，其最大電流為200A，最高耐壓為1200V。設(shè)定脈沖發(fā)生器的脈沖周期和脈沖寬度可以調(diào)節(jié)脈沖占空比。(3) RCL負(fù)載參數(shù)設(shè)置：R=3Ω，C=150μF，L=inf。（3）仿真結(jié)果。示波器scope5中顯示了輸入電壓與輸入電流波形，可見輸入電流波形的正弦度較高，位移角度接近0176。并且單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的量有限，綜合考慮本系統(tǒng)采樣用增量式PID控制，下面分電流調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)兩種情況分析。根據(jù)調(diào)節(jié)占空比的要求，可設(shè)定微控制器輸出的占空比位數(shù)為8位，則可設(shè)定電壓最大數(shù)字量，則按如下公式編程： 公式（）則經(jīng)單片機(jī)計(jì)算成占空比數(shù)字量為 公式（）然后單片機(jī)將調(diào)整后的8位二進(jìn)制數(shù)傳送到數(shù)字式PWM控制器IXDP610的占空比寄存器并執(zhí)行下一步操作。（a） 未加PID調(diào)節(jié)器的輸出電壓和電流的直流分量（b） 加入PID調(diào)節(jié)器后的輸出電壓和電流的直流分量、（a）和（b）的仿真結(jié)果，可以看出結(jié)合PID算法的PWM控制方案具有良好的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性，從而證明了該電源控制系統(tǒng)控制方案的可行性。它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。軟件PWM法具有以下優(yōu)缺點(diǎn)。（2）硬件PWM法控制，由于單片機(jī)的工作頻率一般都在4MHz左右，由單片機(jī)產(chǎn)生的PWM的工作頻率是很低的，因此用軟件PWM的方式調(diào)整輸出電流的頻率是比較低的，為了克服以上的缺陷，可以采用外部高速PWM的方法來控制輸出信號頻率【20】。數(shù)字化PWM極化電源的設(shè)計(jì) 第三章 PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路及CPU與存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)第三章 PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路及CPU與存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì) PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)上一章對PWM控制方案的設(shè)計(jì)論述，本章先對數(shù)字控制器IXDP610和驅(qū)動(dòng)器EXB841的功能進(jìn)行簡單的介紹，然后再對其在本系統(tǒng)中的具體設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的敘述。當(dāng)引腳18為低電平“0”時(shí)，在引腳17信號的下降沿，根據(jù)引腳SEL信號把總線上的數(shù)據(jù)寫入控制鎖存器或者占空比鎖存器。引腳13 CLOCK整個(gè)芯片工作時(shí)鐘信號輸入端，該時(shí)鐘信號決定了輸出PWM脈沖波的基頻，對數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸沒有影響。信號是唯一清除控制所存中LOCK位的方法。（2）兩路互補(bǔ)輸出，可直接控制橋式變換器。（7）逐周時(shí)能，以防止過流、過溫等。頻率除法器可以是二分頻也可以是直通，這取決于控制鎖存器中的DIV位的設(shè)置；脈寬計(jì)數(shù)器可以是8位計(jì)數(shù)器也可以是7位計(jì)數(shù)器（取決于控制寄存器的/8位設(shè)置）。死區(qū)時(shí)間（dead time）就是輸出OUT1和OUT2都為低電平時(shí)的時(shí)間。000表示死區(qū)時(shí)間為0，111表示最長的死區(qū)時(shí)間為7個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)SEL=0時(shí)，在 的下降沿把D0~D7中的數(shù)據(jù)寫入占空比計(jì)數(shù)器，占空比也受/8影響。IXDP610的輸出受控制，當(dāng)位低電平時(shí)，兩路互補(bǔ)輸出立即禁止。VCC：電源正極，一般為+5V。（2）能向IGBT提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪驏艍骸?EXB841管腳引線圖（4）當(dāng)IGBT處于負(fù)載短路或過流狀態(tài)時(shí),能在IGBT允許時(shí)間內(nèi)通過逐漸降低柵壓自動(dòng)抑制故障電流,實(shí)現(xiàn)IGBT的軟關(guān)斷【9】。（3）采用單電源供電方式（4）內(nèi)部設(shè)置有過流保護(hù)電路，并且具有過流保護(hù)功能?！?】。根據(jù)前面IXDP610開關(guān)頻率的設(shè)定原則，本文在編程時(shí)設(shè)置/8=1，DIV=1時(shí)，PWM信號周期為512倍的時(shí)鐘周期，則開關(guān)頻率就是5KHZ。設(shè)置或調(diào)整頻率時(shí)無需任何附加器件。 MAX7375采用節(jié)省空間的3 引腳SC70或SOT23封裝，并提供標(biāo)準(zhǔn)或者非標(biāo)準(zhǔn)的工廠預(yù)置頻率，頻率范圍從 。在EXB841觸發(fā)電路中，可以設(shè)定柵極串聯(lián)電阻Rg=12Ω。89C52片內(nèi)RAM有256字節(jié)，不能滿足設(shè)計(jì)的需求，因而要在CPU外圍擴(kuò)展一大容量的存儲(chǔ)器，本系統(tǒng)采用RAM62256作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展。 AT89C52AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。同時(shí)AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)點(diǎn)工作模式。在40條引腳中，有2條專用于主電源的引腳，2條外接晶體振蕩器的引腳，4條控制引腳，32條I/O引腳。2．AT89C52的存儲(chǔ)器配置AT89C52的存儲(chǔ)器空間分程序存儲(chǔ)器（片內(nèi)4KB，片外擴(kuò)展64KB）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（片內(nèi)256B，片外擴(kuò)展64KB），分別使用不同形式的指令來訪問。00H～1FH共32個(gè)單元為4個(gè)工作寄存器區(qū)（有效地設(shè)置這4個(gè)工作寄存器區(qū)可