[实用新型]一种基于DSP控制的负电阻

说明书

本实用新型公开了一种基于DSP控制的负电阻，包括依次相连的直流电压源、全桥逆变电路、电流采样模块、DSP控制器和开关管驱动模块；全桥逆变电路包含4个半导体功率开关管；DSP控制器包含CAP模块、第一PWM模块和第二PWM模块；第一PWM模块产生2路方波控制信号PWMA1和PWMB1；第二PWM模块产生2路方波控制信号PWMA2和PWMB2；开关管驱动模块根据方波控制信号PWMA1、PWMB1、PWMA2、PWMB2分别生成4路开关管驱动信号；4路开关管驱动信号开关管驱动信号分别控制4个半导体功率开关管的开通和关断，以实现对全桥逆变电路输出电压相位和有效值的控制。本实用新型在直流侧输入电压固定的情况下，可以通过改变全桥逆变电路输出电压的占空比，实现对全桥逆变电路输出电压有效值的灵活控制。

技术领域

本实用新型涉及负电阻构造的技术领域，尤其是指一种基于DSP控制的负电阻。

背景技术

负电阻是一种满足欧姆定律的一端口有源元件，特点是当选取关联参考方向时，其两端的电压和流过电流的相位相反，向外输出有功功率。现有的负电阻构造方法主要有两种：一是基于运算放大器和正电阻；二是基于自激振荡控制的逆变电路。前者由于受限于运算放大器的饱和电压，输出的有功功率有限，只适合小功率场合，后者通过过零比较器直接生成开关管驱动信号，逆变电路输出电压的占空比始终等于0.5，只能通过在逆变电路前端级联DC-DC变换器来改变逆变电路直流侧的电压以实现对逆变电路输出电压的大小的调整，但这增加了系统的成本和体积。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于DSP控制的负电阻，通过同步和移相控制生成逆变电路开关管的驱动信号，仅利用逆变电路，同时实现对逆变电路输出电压大小和相位的控制，所提出的负电阻具有结构简单、成本低、实用性强的特点。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种基于DSP控制的负电阻，包括直流电压源、全桥逆变电路、电流采样模块、DSP控制器和开关管驱动模块；所述直流电压源与全桥逆变电路相连；所述全桥逆变电路包含4个半导体功率开关管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄；所述电流采样模块与全桥逆变电路相连，采样全桥逆变电路的输出电流，生成与全桥逆变电路输出电流相位相同且频率相同的方波信号；所述DSP控制器包含CAP模块、第一PWM模块和第二PWM模块，所述CAP模块捕获电流采样模块生成的方波信号的上升沿，实时获取全桥逆变电路输出电流的相位和频率，并且当CAP模块捕获到方波信号的上升沿时，生成第一PWM模块的同步信号；所述第一PWM模块产生2路方波控制信号PWMA1和PWMB1；所述第二PWM模块产生2路方波控制信号PWMA2和PWMB2；所述开关管驱动模块根据方波控制信号PWMA1、PWMB1、PWMA2、PWMB2分别生成4路开关管驱动信号V_GS1、V_GS2、V_GS3、V_GS4，所述开关管驱动信号V_GS1、V_GS2、V_GS3、V_GS4分别控制开关管Q₁、Q₂、Q₃和Q₄的开通和关断；所述全桥逆变电路输出电压的基波分量与其输出电流的基波分量相位相同，所述全桥逆变电路输出电压的占空比可调，整个电路的端口特性能够等效为负电阻。