[发明专利]一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统

说明书

本发明公开了一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统。本发明中：DC/AC高频逆变器将540V直流电逆变为交流电，整流后传输至LC滤波器滤波输出负载；高精度ADC将采集的数据信息传输至FPGA控制模块；FPGA控制模块控制DC/AC高频逆变器的输出电压和电流；DSP控制器接收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；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。本发明通过设置高精度ADC采集工作电路的输出电压/电流以及前级反馈信息，并通过ARM处理器、DSP控制器和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，实现数字电源的高精度控制。

技术领域

本发明属于数字电源技术领域，特别是涉及一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统。

背景技术

电力电子技术的诞生和发展使人类对电能的利用方式发生了革命性的转变，随着电力电子技术的不断发展，要求开关电源有更高的频率、更高的效率、更高的功率因素和更高的可靠性，同时还要求其电路相对简洁，并有较小的体积，这样才更具有实用性。

数字电源系统在许多场合都有使用，随着技术的发展，对数字电源的精度提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统，通过设置高精度ADC采集工作电路的输出电压/电流以及前级反馈信息，并通过ARM处理器、DSP控制器和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，实现了数字电源的高精度控制。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统，包括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；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；

所述DSP控制器与ARM处理器进行信息交互；所述ARM处理器用于运行操作系统软件以及应用程序软件；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。

一种基于嵌入式系统的高精度数字电源系统控制方法，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；