高压试验电源数字式正弦波控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高压试验电源数字式正弦波控制系统，以ＤＳＰ处理模块为核心，连接有ＤＤＳ正弦波生成模块、幅值调节模块、光电编码器和低通滤波模块。其中光电编码器接入ＤＳＰ处理模块的ＱＥＰ模块，ＤＳＰ处理模块的信号输出端接入ＤＤＳ正弦波生成模块，ＤＤＳ正弦波生成模块再通过低通滤波模块接入幅值调节模块，所述幅值调节模块同时与ＤＳＰ处理模块直接连接。本实用新型专利技术所述高压试验电源数字式正弦波控制系统具有优良的实时信号处理性能，能够广泛的应用于特高压耐压实验、变频器等领域。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数字式正弦波控制系统，特别是一种高压试验电源数 字式正弦波控制系统。
技术介绍
高压试验电源(High Voltage Test Power Supply, HVTPS)耐压特性好， 试验范围大，效率高，试验装置的重量和体积小，且具有试品上的电压波形好， 试品被击穿后能自动脱谐保护等优点，具有广阔的应用前景和巨大的研究价 值。在当前的控制系统中，多采用模拟信号源以及单片机来控制，这种控制系 统性能较为稳定。但是模拟信号源结构复杂，元器件多，如果出现故障，很难 检查出故障源，不易于维修；单片机指令复杂，不能满足实时性和精度要求高 的控制场合。当前，出现了基于DDS技术的电路来代替传统的模拟信号源，以美国TI公 司的微控制器TMS320LF2407的DSP芯片为核心，产生纯净的，幅值频率连续 可调的正弦波。其中DDS是指直接数字频率合成技术，是继直接频率合成和间 接频率合成之后发展起来的第三代频率合成技术，主要通过数字控制方法从一 个参考频率源产生多种频率。DDS具有高速频率转换、高分辨率、高稳定度、 低相位噪声，输出信号易数字式调制等特点，并且是新型数字化高密度集成电 路产品，因此可以用DDS构成高性能频率合成波形信号源而取代传统模拟信号 源。与传统的频率合成器相比，DDS (Direct Digital Synthesizer)具有低成 本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点。DSP最高主频为40MHz，使得指令周期縮短到25ns，实时控制能力强。
技术实现思路
基于上述现有技术，本技术的目的是提供一种高压试验电源数字式正弦波控制系统，能以DSP处理模块为核心集成了各种常用的外围电路，能够 实现控制系统的可重构、可扩充和通用性；同时结合数字电位器，通过改变写 入数字电位器的控制字来达到变压的目的，具有优良的实时信号处理性能。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是该系统以DSP处理模 块为核心，还包括DDS正弦波生成模块、幅值调节模块、光电编码器以及低 通滤波模块，其中光电编码器接入DSP处理模块的QEP模块，DSP处理模块的 信号输出端接入DDS正弦波生成模块，DDS正弦波生成模块再通过低通滤波 模块接入幅值调节模块，所述幅值调节模块同时与DSP处理模块直接连接。作为优选方案，上述DDS正弦波生成模块采用AD公司的DDS芯片 AD9832;所述幅值调节模块采用的是数字电位器AD5235;所述DSP处理器模 块为德州公司的TMS320LF2407;所述正弦波的频率、幅值控制字是通过对光 电编码器输出脉冲个数进行计数得到；光电编码器为海德(HEDSS)公司的 ISL5805;低通滤波模块为AD公司的OP-07。所述各模块和编码器等均可选 用市售产品。本技术使用时，首先通过DSP处理模块中的QEP模块对光电编码器 发出的脉冲个数进行统计，将其转化为频率控制字输入DDS正弦波生成模块中 的DDS芯片，就可以得到正弦波，再通过低通滤波模块后滤除高频信号得到更加 纯净的正弦波，再由与其连接的作为幅值调节模块的数字电位器使所发的正弦 波幅值产生变化，从而就得到了幅值、频率连续可调的正弦波信号。本技术的有益效果是1)以TMS320LF2407型号的DSP处理芯片为核心，同时集成了常用的DSP外围电路，将实时处理能力和控制器外设功能集于一身，为控制系统应用提供了一个理想的解决方案。2)采用DDS技术来 代替传统的模拟信号源，结构简单、元器件数目少、易维护。3)采用数字电 位器来改变所发正弦波的幅值，在硬件和软件上易于实现。4)通过对光电编 码器输出脉冲个数进行统计，将其转化为正弦波的频率或者幅值控制字来改变 正弦波的频率或者幅值，硬件结构简单，程序容易实现。综上所述，本技术所述高压试验电源数字式正弦波控制系统具有优良 的实时信号处理性能，能够广泛的应用于特高压耐压实验、变频器等领域。附图说明图l是本技术的结构框图2是图1中DSP处理模块的接口连接图3是所述系统应用在高压试验电源中的连接示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。参见图1、 2，本实施例中系统以TMS320LF2407芯片作为DSP处理模 块，连接有DDS正弦波生成模块AD9832、作为幅值调节模块的数字电位器 AD5235、 ISL5805型光电编码器以及作为低通滤波模块的AD公司的OP-07两 阶有源低通滤波器。其中DDS正弦波生成模块采用的AD9832为一款CMOS完整的DDS芯 片，最高时钟可达25MHz;其内部电路主要由数控振荡器(NCO)和相位调制器、 正弦查询表，以及一个10位的数模转换器(DAC)组成。其中数控振荡器和相位 调制器部分包含2个32位的频率寄存器，1个32位的相位累加器和4个12位 的相位寄存器；通过写入不同的频率控制字，来改变输出正弦波的频率，再通过两阶有源低通滤波器滤除高频噪声，从而得到纯净的正弦波形；同时结合数字电位器，通过写入AD5235型号的数字电位器不同的幅值控制字，使得所发 的正弦波幅值连续变化。而为了使输出正弦波的频率和幅值连续变化，因此就 要使得输入DDS正弦波生成模块AD9832和数字电位器AD5235的频率和幅 值控制字连续变化本实施例通过旋转HEDSS公司的ISL5805光电编码器输 出一系列脉冲，由DSP处理模块中的QEP模块捕获到光电编码器的输出脉冲 个数进行统计，并将其转换为频率和幅值控制字分别输入到AD9832和 AD5235。从而改变正弦波的频率和幅值，再通过AD公司的ADA4857-2两阶 有源低通滤波器滤掉高频噪声，从而得到更加纯净的、畸变率低的、更加接近 正弦波的波形。其中光电编码器既可正转，也可反转。正转时对应频率或者幅 值增大，反转时对应频率或者幅值减小，从而实现了频率和幅值的连续调节。参见图3，高压试验电源数字式正弦波控制系统应用于高压试验电源中时， 其结构包括本技术中所述控制系统和与之连接的功率放大电路，检测装 置。图中T为中间励磁升压变压器，RL为试验回路谐振电感的等效内阻，C 为试验回路等效电容，包括被试品电容及试验回路谐振电容，A是经过功率放 大电路之后的电流，"。为中间励磁升压变压器原边电压， 为中间励磁升压 变压器副边电压，^为试验电容上的电压。整个试验电源输出电压的调节通过 改变输入控制系统中的DDS处理模块以及AD5235型数字电位器中的控制字 来实瑰。当系统上电并稳定后，系统开始频率调节，通过光电编码器来改变输 入的控制字来实现，低通滤波模块滤除系统输出信号的毛刺从而得到符合要求 的正弦波形。该正弦波通过推挽桥式放大电路进行功率放大为600KW，通过励 磁升压变压器T到试验谐振回路进行耐压试验。权利要求1、一种高压试验电源数字式正弦波控制系统，其特征是，以DSP处理模块为核心，还包括DDS正弦波生成模块、幅值调节模块、光电编码器和低通滤波模块；其中光电编码器接入DSP处理模块中的QEP模块，DSP处理模块的信号输出端接入DDS正弦波生成模块，DDS正弦波生成模块再通过低通滤波模块接入幅值调节模块，所述幅值调节模块同时与DSP处理模块直接连接。2、 根据权利要求1所述高压试验电源数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压试验电源数字式正弦波控制系统，其特征是，以ＤＳＰ处理模块为核心，还包括ＤＤＳ正弦波生成模块、幅值调节模块、光电编码器和低通滤波模块；其中光电编码器接入ＤＳＰ处理模块中的ＱＥＰ模块，ＤＳＰ处理模块的信号输出端接入ＤＤＳ正弦波生成模块，ＤＤＳ正弦波生成模块再通过低通滤波模块接入幅值调节模块，所述幅值调节模块同时与ＤＳＰ处理模块直接连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗安，杨晓，帅智康，徐先勇，罗卓伟，吴传平，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]