[发明专利]一种可编程任意波测试电源结构及其控制系统、方法

说明书

本发明公开了一种可编程任意波测试电源结构及其控制系统、方法，属于可编程电源技术领域，电源结构包括高压整流模块与MMC逆变模块，所述MMC逆变模块包括多个子模块，其中一个子模块工作在PWM模式下，其余子模块工作在PSM模式下，多个所述子模块串联后与所述高压整流模块的输出端连接，市电由所述高压整流模块的输入端输入。本发明采用了模块化串联的新型电路拓扑结构，并采用了数字调制的原理，可以产生任意电压和任意功率等级的可编程测试电源，开关模式下最大效率在90％以上；还采用了DSP+FPGA的主从分层控制的硬件架构，DSP负责整个电源系统的上层控制，而FPGA则实现本地子模块的电压采样和高速数字通信，可实现至少二百个子模块串联的复杂控制任务。

技术领域

本发明涉及可编程电源技术领域，具体涉及一种可编程任意波测试电源结构及其控制系统、方法。

背景技术

在航空电源测试、地震/振动测试、电磁兼容测试等领域中，经常要求电源能够输出多种测试波形。一般地，这些波形不是典型的正弦波，很难通过市电直接获得。这就给大型测试认证中心带来很大麻烦。为了完成不同测试项就必须配置不同的高压电源，而且每台高压电源只能完成某一特定的测试任务，不具有通用性，经济性和便利性很差。

传统可编程电源多采用AB类放大器来实现。三极管工作在线性区，这种电源的理论转换效率不超过78％，剩余热量全部被三极管发热损耗掉，不仅造成很大的能源浪费，而且还限制了单台电源的最大输出功率和工作电压。为此，提出一种可编程任意波测试电源结构、系统及控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有可编程电源存在的不具有通用性、理论转换效率低，提供了一种可编程任意波测试电源结构。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括高压整流模块与MMC逆变模块，所述MMC逆变模块包括多个子模块，其中一个子模块工作在PWM(脉冲宽度调制)模式下，其余子模块工作在PSM(脉冲阶梯调制)模式下，多个所述子模块串联后与所述高压整流模块的输出端连接，市电由所述高压整流模块的输入端输入。

更进一步的，所述电源结构还包括滤波模块，所述滤波模块设置在所述高压整流模块的输出端。

更进一步的，所述滤波模块包括两个直流支撑电容，所述直流支撑电容并联在所述高压整流模块的输出端上

更进一步的，所述高压整流模块包括整流变压器与两个二极管整流桥，两个所述二极管整流桥分别与所述整流变压器的输出端连接。

更进一步的，工作在PWM模式下的所述子模块采用宽禁带的SiC-MOSFET等高频器件，其开关频率为Si基IGBT的几十倍，工作在PSM模式下的多个所述子模块采用Si基IGBT器件。

本发明还提供了一种可编程任意波测试电源结构的控制系统，用于控制上述电源结构输出的电压波形，包括：

上位机，用于电源的输出电压波形进行编辑；

主控制器，用于实现对各子模块进行数字化调制；

子模块控制器，用于对各子模块电压进行采样和数字量回传；

所述上位机、所述主控制器、所述子模块控制器依次电连接。

更进一步的，所述主控制器与所述上位机之间通过USB接口实现串行通信，所述子模块控制器与所述主控制器之间通过光纤实现串行通信，各所述子模块与所述子模块控制器之间通过光纤实现串行通信。

更进一步的，所述主控制器为DSP处理器，所述子模块控制器为FPGA处理器。

本发明还提供了一种可编程任意波测试电源结构的控制方法，通过上述电源系统对电源结构的输出电压波形进行控制，包括以下步骤：

S1：波形编辑