基于Modbus/RS232的数字电源控制器的远控设计与实现

中国散裂中子源(CSNS)的磁铁电源全面采用数字化技术。磁铁电源是由电源内部的数字电源控制器DPSCM来进行电压电流回路的调节,其主要是由CYCLONE Core+NIOS-II系统组成,它具有RS-232通信(MODBUS协议)接口。为此,远程控制系统制定了基于Modbus/RS232的DPSCM的通讯规约,并使用MOXA嵌入式串口设备DA682开发了基于Modbus/RS232的EPICS IOC和实时数据库,并与DPSCM及RCS动态电源进行了现场联调。调试结果表明,使用DA682完全能够实现对RCS磁铁电源的远程控制,系统稳定可靠易扩展,满足物理要求。

数字电源控制模块的设计

为加速器高精度磁铁稳流电源设计了数字电源控制模块DPSCM,以硬开关拓扑结构的磁铁电源作为被控对象,实现电源的全数字化控制。DPSCM以现场可编程门阵列FPGA为控制部件,实现对高精度ADC和DAC的控制,由数字调节器产生高精度数字脉宽调制信号,并实现电源的逻辑控制和联锁保护功能。通过模拟负载测试了DPSCM的基本功能,并在数字电源样机上测试了DPSCM长期运行的可靠性及稳定性,样机电源连续运行72 h,电流稳定度优于5×10-5。

基于ARM的数字电源控制器设计

随着数字控制理论的日益成熟及发展,基于微处理器的全数字控制系统因其高可靠性、高灵活性、易维护性等特点,逐渐应用于开关电源控制系统。相比TI公司的DSP系列, ST公司基于ARM的STM32具有封装小、成本低、性能强等特点,被广泛应用于嵌入式系统。根据数字电源控制原理,本文设计了基于STM32F334芯片的数字电源控制器,在满足控制性能的同时,相对DSP控制器降低了数字电源控制系统的成本。配合STM32CubeMx配置软件和HAL库,基于STM32的数字电源控制系统能有效减小开发周期,增强可移植性。

负载点转换器的数字电源控制

数字控制方法具有许多应用潜力,利用它来代替传统模拟控制技术的想法对于那些必须在其电路板上控制多个电源电压的设计人员而言颇具吸引力。本文介绍了一些最近即将面市的新型控制器,并说明它们在负载点应用中的一些优势和易用性。

Silicon Labs推出数字电源控制器Si825x

Silicon Laboratories日前展示了首批专门为电源控制应用设计的Si825x产品。Si825x系列单芯片电源控制器以专利结构为基础，将DSP的灵活性和可编程性与基于硬件的控制器的快速反应结合在一起，这种独特的结构使Si825x系列产品能够为大多数隔离和非隔离的开关式电源拓扑提供数字电源控制和电源管理功能。与典型DSP解决方案相比，其占用空间只有10％，而电源电流只有15％。

PSI数字化电源控制器在上海光源大功率电源上的应用及创新

本文介绍了国外使用PSI数字化控制器在大功率电源上的控制方式,进而阐明了上海光源(SSRF)大功率开关电源的控制方式,及PSI数字化控制器在SSRF大功率开关电源上的创新应用。

MATLAB SISOTOOL在SSRF数字化电源控制器测试中的应用

在介绍了MATLAB控制工具箱中单输入单输出控制工具(Single Input Single Output Tool- box,SISOTOOL)和上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)数字化磁铁电源系统的基础上,详细论述了该控制工具在SSRF数字化磁铁电源控制器系统功能测试过程中的应用。该控制工具方便易用,具有一定的推广价值。

嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在数字化电源控制卡上的应用研究

本文介绍了上海光源数字化电源控制卡DSPC-100的性能,对上海光源数字化电源控制卡软件进行了分析,提出了一种基于嵌入式操作系统的软件开发思路。然后阐述了移植嵌入式操作系统μC/OS-II的关键环节。最后分析了DSPC-100的软件结构,给出了其软件的状态转移图,并在此基础上设计了基于μC/OS-II的数字化电源控制卡控制程序。

新一代数字电源控制器为隔离式设计带来高灵活性与性能

德州仪器（TI）日前推出业界首款针对AC／DC及隔离式DC／DC电源应用优化的高集成度且可配置数字电源管理控制器（UCD3138）。TI高性能隔离式电源产品线经理BrianMcCarthy介绍说，新一代数字电源控制器可在多个平台上重复使用硬件设计，能够针对每个应用优化性能与控制，

基于多相交错技术的电容器充电电源设计

在脉冲功率系统中,大容量高压电容器负责储能,具有重要作用。电容器充电电源需要具备输出宽范围、抗负载短路和过压过流保护等基本功能。在快速充电场景中,充电功率的提高进一步增加了器件应力方面的要求。本文针对大容量高压电容器快速充电的需求,设计了一种两级式级联电源。采用多相交错并联技术降低器件应力,引入STM32G4来进行数字控制和保护。通过理论验证、样机设计和软件仿真,证明设计方案满足电容器充电的基本需求同时有效降低器件应力,方便器件选型。

HEPS磁铁电源控制系统设计

介绍了高能同步辐射光源中磁铁电源控制系统的设计.该系统硬件部分包括嵌入式边缘计算控制器Atlas 200和数字电源控制模块.在主控模块Atlas 200中运行EPICS IOC,其设备驱动基于StreamDevice开发,通过Modbus-TCP协议与数字电源控制模块通信,进而实现对磁铁电源的远程控制及未来可扩展的智能控制.上层人机界面采用CS-Studio开发,能够直接控制并保护电源运行状态.本系统已完成离线测试,控制功能均可正常运行.

合肥光源新型数字校正铁电源系统

储存环校正铁电源系统的稳定性是进行同步辐射光源束流轨道校正的重要前提。本文描述了新的校正铁数字控制电源系统硬件结构、软件设计及调试结果,其中,重点介绍了数字化控制器的硬件结构和软件工作流程。数字化控制器包括DSP卡和ADC卡,采用了DSP和FPGA作为控制核心,通过光纤与远程IOC进行实时通讯,通过本地PC机串行口可设置电源回路参数。运行结果表明,新的数字控制开关电源系统很好地满足了轨道稳定性对其的要求。

数字控制中控制延时的影响及改进PI消除饱和积分的探讨

探讨了数字控制中控制延时对系统的影响。

基于实验物理及工业控制系统的数控电源原理

设计了一个基于实验物理及工业控制系统(EPICS)实时测控的伺服电源控制器,并将其插入现有脉冲电源测试。该电源控制器采用死区时间调制(DTM)技术伺服跟踪外部控制信号以连续调节所需输出电流,这可确保开关管工作在近似零电流关断的状态下,开关损耗小,电源效率高。对该电源及其控制器原理进行了介绍,对DTM法进行了理论分析与研究,并通过Matlab仿真和实验验证了其原理的正确性和可行性。

基于FPGA的Manchester编解码及快速数字化电源通信的实现

本文将介绍使用Altera公司的开发软件Quartus II 6.1进行VHDL[1]编程,实现FPGA的曼彻斯特编码、解码的仿真与设计,FPGA与DSP之间的SPI通信,及由光纤传输的曼彻斯特编码通信在数字化电源控制器上的应用。

一种基于DSP控制的数控高压电源的设计

介绍了一种应用DSP控制实现行波管高压电源的设计。通过应用TMS320F2812实现移相软开关技术和功率因素校正(PFC)技术,降低了电源的开关损耗和整体尺寸。分析了控制原理,并且说明了基于DSP的移相控制方法。

一种集成数字开关电源补偿器设计

片上集成的数字开关电源(SMPS)控制器采用数字方式的补偿器,能够实现较为复杂的控制策略以达到高性能电源管理。针对普通数字补偿器通常占用较大的片上面积问题,通过分析Boost电路模拟补偿器的数字化方法,提出了全集成的数字补偿器电路方案,并采用了非线性寻址查找存储补偿系数,实现了面积和瞬态响应优化;所提出的方案具有面积小、功耗低、结构简单、易于综合的特点。现场可编程门阵列(FPGA)验证结果表明,采用该补偿器的控制器可应用于数字电源的控制。

CSNS磁铁电源远控系统设计

磁铁电源远控系统采用嵌入式工控机DA710作为控制器,运行EPICS IOC,通过Modbus RTU协议来与数字电源控制模块(DPSCM)通信,从而来控制各类磁铁电源。上层应用程序采用Control System Studio(CSS)来开发,包括人机界面和语音报警。通过性能测试表明该系统满足物理调束的要求,该系统已正式投入运行。

高能同步辐射光源电源远控系统设计

高能同步辐射光源HEPS采用了2800多个数字化电源,由第二代数字电源控制器DPSCMI来提供网络通信接口,软件协议采用了MODBUS TCP/IP协议.DPSCM主要由FPGA及其电源控制的固件程序构成.电源远程控制系统方案采用了基于服务器的IOC硬件设备,软件基于EPICS分布式控制系统,同时开发了数字电源控制程序.基于目前搭建的HEPS电源远程控制系统,运行调试结果证明目前该电源控制系统方案结构简单、网络通信快捷、稳定性好,能够满足物理性能的需求.