[发明专利]一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统

权利要求书

1.一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统，所述电源系统由三组工作电路并联组成；所述工作电路通过LC滤波器后与负载连接；其特征在于，所述工作电路包括DC/AC高频逆变器、高频变压器、整流电路和控制单元；

所述DC/AC高频逆变器、高频变压器和整流电路依次串联连接；所述DC/AC高频逆变器将540V直流输入电逆变为交流电后，通过变频变压器进行变压处理后，再通过整流电路进行整流后传输至LC滤波器滤波后输出负载；

所述控制单元包括高精度ADC、FPGA控制模块、DSP控制器和ARM处理模块；所述高精度ADC采集整流电路输出的电流数据和电压数据，所述高精度ADC还与DC/AC高频逆变器电性连接采集数据作为前级反馈；

所述高精度ADC将采集的数据信息传输至FPGA控制模块；所述FPGA控制模块与DSP控制器通过SPI通信接口进行连接；所述FPGA控制模块通过驱动电路控制DC/AC高频逆变器的输出电压和电流；

所述DSP控制器与ARM处理器进行信息交互；所述ARM处理器还与键盘、显示屏和上位机电性连接，所述键盘用于输入控制信号，所述显示屏用于显示电源系统的运行数据；所述DSP控制器根据上位机传输的数据信息进行处理，完成PID计算并向FPGA控制模块输出PWM信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统，其特征在于，所述ARM处理器用于运行操作系统软件以及应用程序软件。

3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统，其特征在于，所述DSP控制器以12.5us为一周期接收FPGA控制模块采集的工作电路的输出电压/电流数据，并判断工作电路的运行状态。

4.根据权利要求1-3任意一所述的一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：所述DSP控制器初始化软启动后，与FPGA控制模块之间开始数据传递使能；

步骤二：所述ARM处理器按照通信协议接收上位机数据，并处理数据；高精度ADC采集工作电路的输出电压/电流数据以及DC/AC高频逆变器的前级反馈信息后传输至FPGA控制模块；

步骤三：DSP控制器按周期接收FPGA控制模块采集的工作电路的输出电压/电流数据后判断当前工作电路的运行状态，即是否有输出过压/输出过流，输入过压/输入过流以及过温故障，若干无故障进入闭环调节；

步骤四：DSP控制器与FPGA控制模块配合实现工作电路的电压外环/电流内环的双闭环PI调节；

步骤五：DSP控制器将工作电路的运行状态数据传输至上位机。

5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统控制方法，其特征在于，所述步骤四中的闭环调节控制包括以下步骤：

SS01：DSP控制器将上位机接收到的数据作为闭环基准设定值，其中，上位机接收到的数据为输出电压/电流数据信息；

SS02：DSP控制器按周期接收FPGA控制模块采集的工作电路的输出电压/电流数据后判断当前工作电路的运行状态，若无故障则进入SS03，若有故障则重新进入SS02；

SS03：所述DSP控制器进入电压外环PI，并进行输出限幅；

SS04：将电压外环输出量作为电流内环给定值，并进入电流内环PI，然后进行限幅；

SS05：将电流内环输出为PWM占空比，然后通过DSP控制器的EPWM外设产生移相PWM驱动波形；

SS06：所述DSP控制器将产生的移相PWM驱动波形传输至FPGA控制模块中，所述FPGA控制模块根据接收的移相PWM驱动波形数据产生六路PWM驱动波形；

SS07：所述FPGA控制模块通过产生的六路PWM驱动波形驱动工作电路运行；

SS08：判断工作电路电路，若发生故障则封锁PWM驱动脉冲，若无故障则闭环调节PWM占空比；

SS09：完成控制。