一种基于DSP能馈型交流负载设计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于DSP能馈型交流负载设计系统，涉及电力技术领域，包括：隔离降压模块：用于将交流电的输入电压进行降压；负载模拟模块：用于对输入电流和降压后的输入电压进行采样，并发送至DSP控制模块；DSP控制模块：用于将采样的输入电流和输入电压进行A/D转换，根据调整算法输出相应的PWM和SPWM；功率回馈模块：用于根据输出的PWM和SPWM，使用全控逆变电路，通过PI调节实现对于稳态电流以及功率因数控制，最终得到整流及能量回馈的波形结果。最终得到整流及能量回馈的波形结果。最终得到整流及能量回馈的波形结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DSP能馈型交流负载设计系统


[0001]本专利技术涉及电力
，具体的是一种基于DSP能馈型交流负载设计系统。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，大功率交流电源可灵活地应用于电力系统、电机驱动等多种电气相关领域。对于此类电源在其出厂前安全性能的测试、老化以及电源寿命、性能、检修方面，传统的投切型负载由于其灵活性差、成本高等缺点已经逐渐被市场所淘汰。而现有的交流负载设计虽然可以根据使用要求灵活的改变负载性质，但是高电压大功率所带来的高热能损耗以及高散热成本问题也是不可忽视的。基于DSP能馈型交流负载的设计既满足模拟出灵活多变的负载需求如线性的阻性负载以及非线性的感性、容性等，还可以通过DSP产生的SPWM将整流出的DC直流进行有源逆变，从而实现了能量回馈的目的，对于电能进行循环利用，解决了传统的负载能耗问题，在工业界推进“双碳”战略目标的实现。此外我国幅员辽阔，高压大功率电源的使用无论在人们的生活中还是生产制造工业里都显得尤为重要，电力系统行业经常采用各种补偿手段减少无功的损耗，而此交流负载在模拟不同性质的同时，可以控制恒流输入，通过要求可以修改功率因数从而减少损耗，减少补偿成本，可见其应用前景极为良好。

技术实现思路

[0003]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于DSP能馈型交流负载设计系统。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于DSP能馈型交流负载设计系统，包括：
[0005]隔离降压模块：用于将交流电的输入电压进行降压；
[0006]负载模拟模块：用于对输入电流和降压后的输入电压进行采样，并发送至DSP控制模块；
[0007]DSP控制模块：用于将采样的输入电流和输入电压进行A/D转换，根据调整算法输出相应的PWM和SPWM；
[0008]功率回馈模块：用于根据输出的PWM和SPWM，使用全控逆变电路，通过PI调节实现对于稳态电流以及功率因数控制，最终得到整流及能量回馈的波形结果。
[0009]其中可选的，所述负载模拟模块和功率回馈模块采用H桥结构，选取耐压高的IRF640组成H桥电路。
[0010]其中可选的，所述负载模拟模块对输入电流和降压后的输入电压进行采样的过程如下：
[0011]首先采样计算得到输入交流电的有效值，从而得到输入交流电的峰值，将采样得到的瞬时值V除以峰值计算得到此时的电压相位附加上此时要求的功率因数对应的附加相角Ψ，计算得到此负载特性下理想的电流瞬时值IREF，于是只需要控制电流瞬时值，使电
流瞬时值与理想电流大小IREF相同，就能实现控制模拟负载特性。
[0012]其中可选的，为控制I瞬时值达到理想瞬时值IREF，采样此时真实的电流瞬时值I，使用PI对其进行调控，最终通过H桥的导通关断，得到理想的电流瞬时值IREF。
[0013]其中可选的，当交流输入功率将逐渐累计在模拟负载电路以及能量回馈电流之间的大电容之中，电容两端的电压逐渐上升、储存输入能量，而当能量累计过多时，电容无法容纳更多能量，则控制功率回馈模块工作，进行功率能量回馈。
[0014]其中可选的，所述功率回馈模块采样大电容两端电压VDC，当VDC大过阈值后，就产生SPWM，释放电容能量。
[0015]其中可选的，PWM驱动电路采用半桥驱动芯片LKS560，经过RC滤波后，将输入PWM接入LKS560芯片中，使用自举电路，选取220pF电容使MOS管开通，MOS管选用耐压高的IRF3710，通过对LKS560输入一对相同PWM波对功放级开关进行控制，输出一对带负载能量增强的互补PWM。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术通过DSP的ADC采样，产生不同的PWM及SPWM功能实现对于输入电流的恒定控制，功率因数的调节、各种性质的模拟以及对于能量的回馈，在对电路各部分分别进行调试时，能用ADC实现交流电压、电流(包括瞬时值和峰值)，直流电压的精准采样和显示，PWM逆变器能很好的实现DC
‑
AC转换并将能量反馈到电网中(用电阻模拟)，能量转换效率约为70％。能用键盘和屏幕实现功率因数的设置与监控完美地实现了人机交互可控的功能。系统最终能实现PWM整流器及其包含的恒流，功率控制等功能。实验结果表明，所设计的能量回馈型交流电子负载既能精确控制被试电源放电电流，又能将被试电源释放的能量无污染地回馈到电网上，实现了能源的再生利用，系统工作稳定性能可靠。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0019]图1是本专利技术方法流程示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例硬件设计组合连接示意图；
[0021]图3是本专利技术实施例电容两端能量回馈示意图；
[0022]图4是本专利技术实施例H桥结构示意图；
[0023]图5是本专利技术实施例PI调控示意图；
[0024]图6是本专利技术实施例选用霍尔元件采样电流示意图；
[0025]图7是本专利技术实施例直流电压降至3.3V以内示意图；
[0026]图8是本专利技术实施例半桥驱动芯片LKS560示意图；
[0027]图9是本专利技术实施例软件主程序逻辑流程示意图；
[0028]图10是本专利技术实施例软件采样中断逻辑控制示意图；
[0029]图11是本专利技术实施例流过电阻电流示意图；
[0030]图12是本专利技术实施例波形示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]如图1所示，种基于DSP能馈型交流负载设计系统，包括：
[0033]隔离降压模块：用于将交流电的输入电压进行降压；
[0034]负载模拟模块：用于对输入电流和降压后的输入电压进行采样，并发送至DSP控制模块；
[0035]DSP控制模块：用于将采样的输入电流和输入电压进行A/D转换，根据调整算法输出相应的PWM和SPWM；
[0036]功率回馈模块：用于根据输出的PWM和SPWM，使用全控逆变电路，通过PI调节实现对于稳态电流以及功率因数控制，最终得到整流及能量回馈的波形结果。
[0037]在本实施例中，系统分为硬件设计及软件设计，而它们的组合连接方式如图二、图三所示，使用H桥的AC
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DC的模拟电阻负载电路耦合DC
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AC逆变能量回馈电路。H桥AC
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DC模拟电子负载通过修改其左臂右臂占空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP能馈型交流负载设计系统，其特征在于，包括：隔离降压模块：用于将交流电的输入电压进行降压；负载模拟模块：用于对输入电流和降压后的输入电压进行采样，并发送至DSP控制模块；DSP控制模块：用于将采样的输入电流和输入电压进行A/D转换，根据调整算法输出相应的PWM和SPWM；功率回馈模块：用于根据输出的PWM和SPWM，使用全控逆变电路，通过PI调节实现对于稳态电流以及功率因数控制，最终得到整流及能量回馈的波形结果。2.根据权利要求1所述的一种基于DSP能馈型交流负载设计系统，其特征在于，所述负载模拟模块和功率回馈模块采用H桥结构，选取耐压高的IRF640组成H桥电路。3.根据权利要求2所述的一种基于DSP能馈型交流负载设计系统，其特征在于，所述负载模拟模块对输入电流和降压后的输入电压进行采样的过程如下：首先采样计算得到输入交流电的有效值，从而得到输入交流电的峰值，将采样得到的瞬时值V除以峰值计算得到此时的电压相位φ，附加上此时要求的功率因数对应的附加相角Ψ，计算得到此负载特性下理想的电流瞬时值IREF，于是只需要控制电流瞬时值，使电流瞬时值与理想电流大小IREF相同，就能实现控制模拟负载特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弘毅，彭飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：