【正文】 DIV=0時(shí)，PWM信號(hào)周期為256倍的時(shí)鐘周期，當(dāng)/8=1，DIV=1時(shí)，PWM信號(hào)周期為512倍的時(shí)鐘周期。（9）在控制鎖存器中設(shè)置了鎖定位，以防止因軟件故障而損壞器件。（4）數(shù)據(jù)總線有兩種工作模式：7位或8位。引腳18 ,整個(gè)芯片的片選通端，低電平有效，使用中接用戶片選信號(hào)端【8】。引腳15 SEL 數(shù)據(jù)流向選擇端，當(dāng)該端為低電平時(shí)，D0~D7上的數(shù)據(jù)流向內(nèi)部占空比鎖存器，當(dāng)該端為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)流向內(nèi)部控制鎖存器，使用中于用戶選擇設(shè)置端相連。 IXDP610引腳圖引腳10 OUT引腳11 OUT1：兩路互補(bǔ)PWM脈沖輸出端，輸出互補(bǔ)的兩路PWM信號(hào)，信號(hào)的基本周期由引腳13CLOCK端所接時(shí)鐘信號(hào)和控制鎖存器所決定。它輸出兩路互補(bǔ)（Complementary）不重疊（nonoverlapping）PWM控制信號(hào)，開關(guān)頻率可達(dá)300KHZ，占空比可在0~100％之間變化，輸出電流可以達(dá)到20MA，能直接驅(qū)動(dòng)光耦和小功率器件。由IXDP610產(chǎn)生所需PWM控制信號(hào)，從而接專用IGBT集成驅(qū)動(dòng)芯片EXB841來控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。利用軟件PWM不用外部的硬件PWM，只需要功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、儲(chǔ)能電容等元器件，大大簡(jiǎn)化了外圍電路。 利用單片機(jī)控制主要有兩種方式：（1）軟件PWM,就是利用單片機(jī)具有的PWM端口，在不改變PWM方波周期的前提下，通過軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的PWM控制寄存器來調(diào)整PWM的占空比，從而控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。數(shù)字PID算法調(diào)整控制參數(shù)較之硬件PID控制器操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)設(shè)置靈活。 電流閉環(huán)PID算法的仿真模型其中PID調(diào)節(jié)器參數(shù)：。根據(jù)調(diào)節(jié)占空比的要求和設(shè)置的微控制器輸出的占空比位數(shù)為8位，可設(shè)定電流最大數(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。 流過續(xù)流二極管的電流 流過開關(guān)管的電流 交流側(cè)A相電壓和電流波形 交流輸入側(cè)的功率因數(shù) 控制方案中PID算法的實(shí)現(xiàn)及仿真模擬PID控制器的控制規(guī)律為 公式（） —比例系數(shù)；—積分常數(shù)；—微分常數(shù)；—控制常量。輸出電流在100A上下小幅震蕩，并逐漸趨于穩(wěn)定。（2），算法采用ode23s。同時(shí)，也采用Simulink/Power Systerm中的功率因數(shù)測(cè)量模塊測(cè)量交流輸入端的功率因數(shù)。 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路的仿真為了進(jìn)一步了解三相單開關(guān)Buck型PWM整流電路的各種特性，本文用MATLAB對(duì)主電路進(jìn)行了仿真研究。開關(guān)管VT和續(xù)流二極管VD承受的最大電壓為，即三相不可控橋式整流電路的輸出電壓峰值。在三相橋式電路中，二極管導(dǎo)通的順序是：二極管VD1~VD6承受的最大反向電壓為 公式（）流過VD1~VD6的電流平均值為 公式（） 流過VD1~VD6的電流有效值為 公式（）選擇二極管VD1~VD6的電壓定額并留有裕量 公式（）選擇二極管VD1~VD6的通態(tài)平均電流定額并留有裕量 公式（）式中，為輸出負(fù)載電流；是輸入側(cè)相電壓。 單片機(jī)軟件程序流程圖 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路及其仿真 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路三相單開關(guān)Buck型PWM整流電路是由AC—DC變換電路和DC—DC變換電路兩部分組成。程序都固化在AT89C52的Flash中。 單片機(jī)控制電路原理框圖 控制電路工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C52根據(jù)計(jì)算機(jī)或鍵盤輸入的設(shè)置命令信號(hào)，通過單片機(jī)輸出PWM占空比調(diào)制信號(hào)，控制PWM發(fā)生器輸出PWM信號(hào)，從而控制PWM穩(wěn)壓電路的功率開關(guān)的導(dǎo)通或截止，經(jīng)過PWM穩(wěn)壓電路功率電感的充放電來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；同時(shí)，電流電壓的取樣信號(hào)反饋到單片機(jī)的A/D輸入端，經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理分析，給出調(diào)整后的PWM占空比信號(hào)，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。（4）鍵盤及顯示：采用并行接口擴(kuò)展器件Intel8255和LCD1602A液晶顯示器實(shí)現(xiàn)。主要組成部分有（1）單片機(jī)：采用Atmel公司的AT89C52作為控制器。相比三相多開關(guān)型而言，三相單開關(guān)型的控制結(jié)構(gòu)及其具體實(shí)現(xiàn)卻容易得多。 整流電路的方案論證PWM整流器按其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類有單開關(guān)和多開關(guān)型，根據(jù)輸入電源相數(shù)分為單相和三相PWM整流電路，按其電路結(jié)構(gòu)和特性分為電壓源型和電流源型。 極化電源主電路構(gòu)成框圖目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)極化電源仍采用手動(dòng)給電方式，傳統(tǒng)工藝中要求每間隔若干時(shí)間升高電流一次以達(dá)到或保持正常氧化電流。課題論文共分五章。（12）設(shè)計(jì)的硬件電路具有一定的抗干擾能力。（8）設(shè)計(jì)數(shù)字控制電路。（4）12位A/D芯片及其接口電路。硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，要求模塊化設(shè)計(jì)，包括要完成protel原理圖、參數(shù)選擇計(jì)算、設(shè)計(jì)過程等。 數(shù)字電源是可編程的, 比如通訊、檢測(cè)、遙測(cè)等所有功能都可用軟件編程實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的模擬電源相比,數(shù)字電源系統(tǒng)具有十分優(yōu)異的性能、很高的智能化水平和可靠性、很強(qiáng)的靈活性, 例如： 其脈寬調(diào)制(PWM)分辨力可達(dá)150ps的精度, 這是傳統(tǒng)開關(guān)電源所望塵莫及的。 數(shù)字電源技術(shù)的發(fā)展近年來, 在國(guó)外高端產(chǎn)品中已經(jīng)有所應(yīng)用的數(shù)字電源開始進(jìn)入到國(guó)內(nèi)的一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。數(shù)字PWM 技術(shù)克服了模擬調(diào)制中的不足, 實(shí)現(xiàn)了調(diào)制過程的全數(shù)字化, 有利于參數(shù)整定和變參數(shù)調(diào)節(jié), 便于通過改變程序軟件或調(diào)制算法來實(shí)現(xiàn)多種方案及完成對(duì)不同領(lǐng)域的控制, 提高了控制的可靠性和精度, 實(shí)現(xiàn)了控制的靈活性【18】。在主電路拓?fù)浞矫? 除基本的電壓源型和電流源型三相單開關(guān)和三相多開關(guān)PWM整流器主電路外, 現(xiàn)已出現(xiàn)三電平、五電平和七電平結(jié)構(gòu), 隨著功率器件性能和應(yīng)用水平的提高, 將會(huì)有更好的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)【17】。PWM控制技術(shù)就是對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制, 使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖, 用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。在所有的改進(jìn)整流器自身性能以達(dá)到抑制諧波和提高功率因數(shù)的方法中，目前最廣泛使用的是整流器的比重化技術(shù)，其對(duì)抑制諧波是非常有效的，同時(shí)也提高了裝置的功率因數(shù)；其次是采用全控型開關(guān)器件構(gòu)成的脈寬調(diào)制PWM調(diào)制器，其功率因數(shù)接近為1，這種電路適用于中等容量的整流器。晶閘管相控整流電路的輸入電流滯后于電壓，其滯后角隨著觸發(fā)延遲角ａ的增大而增大，位移因數(shù)也隨之降低，同時(shí)，輸入電流中諧波分量也相當(dāng)大，因此功率因數(shù)很低。整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它將交流電變?yōu)橹绷麟?，?yīng)用十分廣泛，電路形式多種多樣，各具特色【1】。通過對(duì)PWM整流電路的適當(dāng)控制，可以使其輸入電流非常接近正弦波，且和輸入電壓同相位，功率因數(shù)近似為1【17】。隨著綠色能源技術(shù)的發(fā)展,PWM整流技術(shù)成為電力電子技術(shù)研究的熱點(diǎn)和亮點(diǎn),PWM整流器可以成為理想的用電設(shè)備或電網(wǎng)與其他用電設(shè)備的接口,因?yàn)樗軌驅(qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)污染治理和可調(diào)節(jié)功率因數(shù)。當(dāng)電解槽停電時(shí), 極化電源向電解槽提供一定的直流電, 阻止陰極向外放電, 保護(hù)電解槽陰極鍍層不脫落, 提高電解槽陰極的電流效率及使用壽命。關(guān)鍵詞 數(shù)字電源,單片機(jī), PWM, 整流電路ABSTRACTDigital power system has these features: digital control of power conversion, Systemlevel power management and programmable. The core is fully digital control of power conversion. it can achieve the functions of PWM regulator loop control, software startup and isolation. digital power management refers to the output voltage and current of power supply configuration. digital power is programmable such as munication, detection, telemetry and all other features are available to software programming.Digital power supply microcontroller (MCU) control and digital signal processor (DSP) control of two solutions. The polarization power system in this article uses a MCU control scheme, which consists of a microputer as the core of the main controller, PWM regulator / steady flow loop, current and voltage sampling circuit, keyboard and display circuit. Microcontroller based the settings mand signal input by puter or keyboard, output PWM control modulation signal and through the PWM generator and power control PWM regulator circuit drive circuit power switch conduction or cutoff, then a PWM regulator circuit power inductor discharge to achieve energy conversion。本文中主電路采用的是三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路，并采用MATLAB 。單片機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)或鍵盤輸入的設(shè)置命令信號(hào),輸出PWM調(diào)制控制信號(hào), 通過PWM發(fā)生器和功率驅(qū)動(dòng)電路控制PWM穩(wěn)壓回路的功率開關(guān)管的導(dǎo)通或截止, 經(jīng)過PWM穩(wěn)壓回路功率電感的充放電實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換?！皵?shù)字電源管理”是指對(duì)電壓和電流等電源輸出進(jìn)行配置。數(shù)字化PWM極化電源設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘要 IABSTRACT II第一章 緒論 1 課題來源及研究意義 1 課題研究的相關(guān)發(fā)展背景 1 整流技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 1 數(shù)字PWM控制技術(shù)在整流電路中的發(fā)展及應(yīng)用 2 數(shù)字電源技術(shù)的發(fā)展 3 課題的總體要求及規(guī)劃n 4第二章 極化電源主電路的設(shè)計(jì)及仿真 5 概述 5 整流電路的方案論證 5 數(shù)字控制電路設(shè)計(jì) 6 單片機(jī)控制電路硬件設(shè)計(jì)方案 6 軟件設(shè)計(jì)方案 7 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路及其仿真 8 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路 8 三相單開關(guān)Buck型PWM 整流電路的仿真 10 控制方案中PID算法的實(shí)現(xiàn)及仿真 15 電流閉環(huán)控制 15 電壓閉環(huán)控制 15 MATLAB下的電流閉環(huán)仿真 16 PWM控制的設(shè)計(jì)方案論證 18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) 20 PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路 20 IXDP610數(shù)字式PWM控制器 20 EXB841驅(qū)動(dòng)器 23 PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的接線圖 24 CPU與存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì) 26 概述 26 AT89C52 26 62256存儲(chǔ)器 30 鎖存器373 31 譯碼器74LS139 31 CPU與存儲(chǔ)器的連線圖 31第四章 I/O譯碼擴(kuò)展電路及外部電路擴(kuò)展 33 I/O譯碼擴(kuò)展電路 33 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 34 A/D芯片MAX197及其精度計(jì)算 34 具體A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 36 模擬輸入通道的設(shè)計(jì) 37 模擬輸入通道工作原理 37 三路模擬通道的具體設(shè)計(jì) 38 鍵盤和顯示電路 39 39 具體電路設(shè)計(jì) 404. 5 RS485通訊電路 41 電源電路 42 177。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、軟啟動(dòng)和隔離等功能。本文中的數(shù)字極化電源系統(tǒng)采用的是MCU 控制方案, 整個(gè)系統(tǒng)由以單片機(jī)為核心的主控制器、PWM穩(wěn)壓/穩(wěn)流回路、電流電壓取樣電路、鍵盤與顯示電路等環(huán)節(jié)組成。首先是對(duì)主電路的選擇與仿真。本控制系統(tǒng)利用軟硬件結(jié)合，充分發(fā)揮了單片機(jī)控制系統(tǒng)的控制形式靈活、可靠性高、擴(kuò)展性能好等特點(diǎn)，也展現(xiàn)了數(shù)字PWM 技術(shù)的控制靈活、高效節(jié)能等優(yōu)勢(shì)。在一些化工行業(yè)，根據(jù)工藝要求, 對(duì)應(yīng)的整流機(jī)組均配有極化電源裝置。PWM控制技術(shù)在電力電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，并在電力電子技術(shù)產(chǎn)生了十分深遠(yuǎn)影響的一項(xiàng)技術(shù)。把逆變電路中的SPWM控制技術(shù)用于整流電路，就形成了PWM整流電路。所有這些功率器件的發(fā)展都促進(jìn)了整流技術(shù)的進(jìn)步【1】。對(duì)于綠色變換技術(shù)，人們對(duì)其的理想期望如下：（1） 對(duì)電網(wǎng)和負(fù)載的諧波污染盡可能為零；（2） 對(duì)電網(wǎng)的功率因數(shù)盡可能為1；（3） 效率盡可能為100％然而目前在各個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的整流電路幾乎都是晶閘管相控整流電路或二極管整流電路，其中以三相橋式和單相橋式整流電路為最多。直流側(cè)所采用電容濾波的二極管