【正文】 上的開關頻率的變化,而控制方式也相應從相控電流轉變到脈寬調制技術。帶阻感負載的整流電路所產(chǎn)生的諧波污染和功率因數(shù)滯后也已為人們所熟悉。近年來, 在國內(nèi)外的整流器研究方面, 做了不少的工作, PWM整流器應用將會越來越廣泛, 單位功率因數(shù)整流器的研究已成為電力電子領域的一個熱點。 從效率最優(yōu), 轉矩脈動最少, 再到消除噪音等, PWM 控制技術的發(fā)展經(jīng)歷了一個不斷創(chuàng)新和不斷完善的過程 。其核心是電源轉換的全數(shù)字控制,它能實現(xiàn)PWM穩(wěn)壓回路控制、軟件啟動和隔離等功能。（2）采用PWM控制滿足穩(wěn)壓/穩(wěn)流控制方式。（10）用MATLAB對主電路與變壓器仿真。61數(shù)字化PWM極化電源的設計 第二章 極化電源主電路的設計及仿真第二章 極化電源主電路的設計及仿真 概述極化電源主電路的設計包括PWM整流主電路和控制電路的設計，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，然后進入高頻斬波調節(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。，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。（2）串行通訊：采用MAX485芯片實現(xiàn)與上位機的串行通訊，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轉換器。子程序包括鍵盤子程序、定時中斷服務子程序。下面結合課程設計要求分別對兩部分的電路參數(shù)進行整定。濾波電容的計算，電容C在一個開關周期內(nèi)的充電電荷為 公式（）輸出脈動電壓為 公式（）濾波電容量為 公式（）在本設中，L=1，求得，,故設計中開關管VT選用的是三菱CM200HU24H，其最大電流為200A，最高耐壓為1200V。(3) RCL負載參數(shù)設置：R=3Ω，C=150μF，L=inf。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。根據(jù)調節(jié)占空比的要求，可設定微控制器輸出的占空比位數(shù)為8位，則可設定電壓最大數(shù)字量，則按如下公式編程： 公式（）則經(jīng)單片機計算成占空比數(shù)字量為 公式（）然后單片機將調整后的8位二進制數(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。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頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調變化。（2）硬件PWM法控制，由于單片機的工作頻率一般都在4MHz左右，由單片機產(chǎn)生的PWM的工作頻率是很低的，因此用軟件PWM的方式調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】。當引腳18為低電平“0”時，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。信號是唯一清除控制所存中LOCK位的方法。（7）逐周時能，以防止過流、過溫等。死區(qū)時間（dead time）就是輸出OUT1和OUT2都為低電平時的時間。當SEL=0時，在 的下降沿把D0~D7中的數(shù)據(jù)寫入占空比計數(shù)器，占空比也受/8影響。VCC：電源正極，一般為+5V。 EXB841管腳引線圖（4）當IGBT處于負載短路或過流狀態(tài)時,能在IGBT允許時間內(nèi)通過逐漸降低柵壓自動抑制故障電流,實現(xiàn)IGBT的軟關斷【9】。【8】。設置或調整頻率時無需任何附加器件。在EXB841觸發(fā)電路中，可以設定柵極串聯(lián)電阻Rg=12Ω。 AT89C52AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8KB的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，與標準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存儲單元，功能強大的AT89C52單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。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。00H～1FH共32個單元為4個工作寄存器區(qū)（有效地設置這4個工作寄存器區(qū)可以提高現(xiàn)場保護能力和CPU的實時響應速度）。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。與AT89C51不同之處是，（）和輸入（）。其中A15用于外部數(shù)據(jù)存儲器62256和譯碼器74LS139的選通信號。、端，用于單片機與PC機的通信； ；，；、控制端，分別接外部數(shù)據(jù)存儲器62256的讀允許信號輸入端和寫允許信號輸入端，并接各功能模塊的讀允許信號輸入端和寫允許信號輸入端。 62256存儲器根據(jù)設計要求32K的RAM可選RAM62256作為外部數(shù)據(jù)存儲器擴展。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平。但有時它們的I/O口線功能沒有被充分利用，造成浪費。能夠把模擬量轉換成數(shù)字量的器件稱為模/數(shù)轉換器（A/D）。1. MAX197的主要特性和工作原理1）工作特性和引腳功能MAX 197具有三態(tài)數(shù)據(jù)I/O接口，能直接與大部分的微控制器相連，且能與CMOS及TTL電平兼容。 控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0PD1PD2ACQMORNGBIPA2A1A0 控制字功能表位名稱功能描述7 6PD1 PD2選擇時鐘及掉電模式5ACQMO選擇內(nèi)部或外部采集方式4RNG選擇電壓輸入范圍3BIP選擇有極或無極的轉換模式2 1 0A2 A1 A08路通道選擇地址位2. 精度計算A/D的轉換精度用分辨率和轉換誤差來描述轉換精度。 MAX197工作運行主要有以下幾個步驟：選擇模擬通道號，啟動A/D轉換器，查詢轉換是否結束，讀取A/D轉換結果。通常輸入信號內(nèi)阻較高時，會造成較大的采樣誤差，為避免這一缺點，在將信號送入A/D前插入一個簡單的電壓跟隨器。輸出信號接入MAX197，經(jīng)過A/D轉換成數(shù)字量，送入單片機。鍵盤輸入更多樣化，可以實現(xiàn)不同的功能設置。 LCD1602參數(shù)顯示容量162個字符芯片工作電壓～工作電流()模塊最佳工作電壓字符尺寸（WXH）mm LCD1602A接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光電源正極8D1Data I/O16BLX背光電源負極 具體電路設計本設計中選擇8255接口構成的44鍵盤輸入和LCD1602顯示。本設計RST是與8255相連定時刷新的。MAX1480A是MAX公司1944年7月才推向市場，功能相當完善并具有電隔離的RS—485數(shù)據(jù)通信接口集成電路。4. 5 RS485通訊電路工業(yè)控制系統(tǒng)中，不同的系統(tǒng)或計算機之間常常需要通信來實現(xiàn)各種檢測和控制，單片機系統(tǒng)與上位PC機之間的通訊方式主要采用并行通信或串行通信兩種方式。8255是一種通用的可編程并行I/O接口芯片，主要由以下幾個部分組成：數(shù)據(jù)端口A、B、C（C口上半部分和C口下半部分兩個部分），A組和B組控制邏輯，數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀/寫控制邏輯。本次設計的極化電源系統(tǒng)需要鍵盤輸入的參數(shù)值較多，采用四個按鍵形式的電路不能滿足系統(tǒng)要求，而44矩陣式鍵盤功能強大，能夠很好的滿足系統(tǒng)設計要求，而且以后擴展系統(tǒng)功能也方便，所以鍵盤輸入電路選用44矩陣鍵盤形式電路。 鍵盤和顯示電路一個完整的系統(tǒng)不能缺少人機對話，所以鍵盤輸入和顯示是必不可少的，鍵盤用于對系統(tǒng)參數(shù)設定輸入，比如占空比、輸出直流電壓、直流電流等當然對于三個參數(shù)是不能同時設定的，三個參數(shù)之間是有一定關系的。 模擬輸入通道電路 三路模擬通道的具體設計本系統(tǒng)采用12位的MAX197作為A/D轉換器，選其輸入為0～10V。 CPU與MAX197的連線圖，本次設計需要對三路反饋信號電流（IDK）、電壓（VDK）、備用（VRDK）進行A/D轉換，三路模擬輸入信號由測量變送電路轉換之后輸送到CH0、CHCH2通道；參考電壓調整端REFADJ、使用內(nèi)部基準電壓作為參考電壓，由REF端輸出，并由REFADJ端進行調整；停止端SHDN接，使MAX197處于一直工作狀態(tài)。轉換誤差：在零點和精度都校準以后，在整個轉換范圍內(nèi)，分別測量各個數(shù)字量對應的模擬輸入電壓實測范圍與理論范圍之間的偏差，取其中的最大偏差作為轉換誤差的指標，通常以相對誤差的形式出現(xiàn)，并以LSB為單位表示。MAX197的主要工作特性如下：l 單電源+5V供電；l 分辨率為12位；l 線性誤差為1/2LSB；l 輸入信號電壓范圍為177。常用的A/D轉換方式有逐次逼近式和雙斜積分式。還可以用專門的可編程邏輯電路來擴展I/O資源，能夠實現(xiàn)最大限度的靈活程度。本電路中，接A13，A13A14分別接譯碼器的BA端口。 鎖存器37374LS373片內(nèi)是8個輸出帶三態(tài)門的D鎖存器，其結構示意圖見右圖所示。AT89C52可以外部擴展32KB外部資源。P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。 引腳號功能特性T2（定時/計數(shù)2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出T2EX（定時/計數(shù)2捕獲/重裝裁觸發(fā)和方向控制）在數(shù)字極化電源的設計中，使單片機與PC機的通信得以順利進行。在Flash編程時，P0口接受指令字節(jié)。30H～7FH構成一般緩沖存儲區(qū)，既可用于存放數(shù)據(jù)，也可作堆棧存儲區(qū)域。用于區(qū)分PP0輸出的地址訪問外部程序存儲器還是外部數(shù)據(jù)存儲器。）V，且典型值為5V；l 最高工作頻為24MHz【5】。AT89C52單片機資源豐富、功能強大，有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，用戶使用起來更為方便。高輸出驅動電流、無高阻節(jié)點也使振蕩器不易受惡劣或潮濕工作條件的影響。 當應用電路輸出功率不同時所對應的柵極串聯(lián)電阻Rg和耗散電流IccIGBT600V200A300A400A—1200V100A150A200A300A柵極串聯(lián)電阻Rg12Ω5Ω耗散電流Icc5KHz2022232710KHz2427303715KHz27323747 PWM控制與驅動電路的接線圖根據(jù)上述對PWM控制電路的分析。 EXB841的管腳引線功能簡介管腳號管腳引線功能簡介1外接偏置電源的濾波電容端2輸入電源電壓端（+20V）3驅動器輸出端?；竟ぷ鲄?shù)如下：~7V，一般采用+5V，最大功耗500mv,工作溫度氛圍為：軍品55~+150 ℃，工業(yè)品為40~+85℃，最大輸出電流為20【8】。在7位模式下，如果PW輸超過128，則無效。模擬PWM死區(qū)時間的設置比較復雜，而對數(shù)字PWM IXDP610來說，只需要一條指令即可。（9）在控制鎖存器中設置了鎖定位，以防止因軟件故障而損壞器件。引腳18 ,整個芯片的片選通端，低電平有效，使用中接用戶片選信號端【8】。 IXDP610引腳圖引腳10 OUT引腳11 OUT1：兩路互補PWM脈沖輸出端，輸出互補的兩路PWM信號，信號的基本周期由引腳13CLOCK端所接時鐘信號和控制鎖存器所決定。由IXDP610產(chǎn)生所需PWM控制信號，從而接專用IGBT集成驅動芯片EXB841來控制開關管的導通與關斷。 利用單片機控制主要有兩種方式：（1）軟件PWM,就是利用單片機具有的PWM端口，在不改變PWM方波周期的前提下，通過軟件的方法調整單片機的PWM控制寄存器來調整PWM的占空比，從而控制開關管的導通與關斷。 電流閉環(huán)PID算法的仿真模型其中PID調節(jié)器參數(shù)：。 流過續(xù)流二極管的電流 流過開關管的電流 交流側A相電壓和電流波形 交流輸入側的功率因數(shù) 控制方案中PID算法的實現(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。（2），算法采用ode23s。 三相單開關Buck型PWM 整流電路的仿真為了進一步了解三相單開關Buck型PWM整流電路的各種特性，本文用MATLAB對主電路進行了仿真研究。在三相橋式電路中，二極管導通的順序是：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，為輸出負載電流；是輸入側相