关于数据中心10kV电源切换的探讨

数据中心10kV电源切换涉及到市电电源切换和柴油发电机并机控制两个系统,两个系统分别独立控制,逻辑控制复杂,稳定性相对欠缺。本文通过对数据中心10kV电源常用切换方式的分析与对比,重点介绍了数字化电源切换系统的解决方案、功能实现方式和应用优势。

基于数字信号处理器控制的新型全桥移相式零电压零电流开关PWM DC-DC变换器

针对传统的全桥移相式零电压零电流开关(ZVZCS)PWM DC-DC变换器在实现滞后桥臂开关管零电流开关(ZCS)的过程中,存在着辅助谐振电路附加损耗较大、软开关实现方式复杂以及功率开关管电压和电流应力高等缺点,提出了一种通过辅助无源钳位网络来实现软开关的新型全桥ZVZCS PWM DC-DC变换器。分析了变换器的软开关实现原理,并采用TMS320F240 DSP作为控制芯片,设计了变换器数字控制系统。通过一台0.8kW,60kHz的样机验证了这种基于数字控制的软开关变换器相关理论的正确性。

无轴承开关磁阻电机实验平台的设计与实现

将无轴承技术应用于开关磁阻电机中可充分发挥该电机的高速适应性,并拓宽其在微型和大功率领域中的应用。该文在已有数学模型基础上,针对其电磁转矩和悬浮力的控制特点,设计了以DSP-LF2407A为控制核心的数模混合控制实验平台。实验平台包括无轴承开关磁阻电机本体、DSP数字控制器、电流滞环控制器、PID调节单元、3套功率逆变器、传感器和相关辅助电路,并对其工作原理进行了分析。在此基础上设计了控制系统的软件,并给出了主要子程序的流程图。通过对整个实验平台硬软件的联合调试,实现了无轴承开关磁阻电机的稳定悬浮。

软开关弧焊逆变电源数字控制系统的设计

给出了软开关弧焊逆变电源控制系统的硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统以采用TMS320LF2407芯片为核心,围绕该芯片进行了包括采样电路、保护电路、DSP外围电路以及驱动放大电路的硬件电路设计。详细给出了一个单元的设计原理和具体电路;然后在整个硬件系统的基础上进行了软件系统设计;给出了详细的主程序和各中断服务程序流程图。最后根据上述原理,试制了一台逆变焊机。实验结果证明了该设计原理的有效性和可行性。

高精度数字PWM的实现——数字“抖动”

通过研究数字"抖动"的基本原理,以ALTERA公司CycloneⅡ系列FPGA为载体,在基于计数方式的数字PWM上使用数字"抖动"来提高DPWM的精度,精度达到500ps。介绍了基于FPGA的数字"抖动"的实现过程,分析了数字"抖动"对输出纹波的影响以及对控制带宽的限制。并在以12V输入、1V输出Sync-Buck为主电路的样机上得以验证。

基于DSP的数字PID控制在开关电源中的应用

模拟PID控制的开关电源系统存在电路复杂,调整困难,可靠性不高等问题。本文借助于DSP芯片强大的运算功能,将模拟PID控制进行数字化改进。采用积分分离、设置偏差死区、数字滤波等方式,提出了一套适用于开关电源系统的数字PID控制方案。试验表明,该控制技术使开关电源实现对电源的有效控制,具有良好的动态性能和稳态性能,大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性。

基于DSP和IPM的三相无刷直流电机控制系统

为了提高电动机的控制性能，用高性能微处理器DSP（Digital Signal Processor）和IPM（Intelligent Power Module）对已有的模拟控制系统进行了改进。系统由DSP最小系统、智能功率驱动模块、隔离模块等组成，用DSP汇编语言编程。与现有的模拟控制电路相比，其结构简单。实验结果表明，系统调速范围可达到10～1000r／min，有较宽的调速范围。

双供电电源系统数字式智能控制策略

双电源供电系统的“无缝”切换是一个实时性和可靠性要求很高的复杂时变交流控制系统。介绍了由TMS320LF2407A和AT89C52单片机为静态开关主辅控制芯片的双CPU数字式智能控制方案。系统软件采用了基于优先级的调度算法的面向特定应用的“小型智能切换实时操作系统(RTOS)”内核结构,设计了14阶无限冲击响应(IIR)数字滤波器,对波形进行预处理;在同步策略上,采用动态步长修正双系统同步跟踪误差的方法和数字锁相技术,实现了双电源系统的高精度同步和平稳切换控制,切换时间不大于2.4 ms,并成功用于10 kVA～30 kVA双供电系统。

大功率静电除尘用高频高压电源的研制

由于工频可控硅电源在静电除尘器领域中使用时的缺点,高频高压电源势必将取代工频电源成为静电除尘器的供电电源。而目前国内研制的高频高压电源的功率一般比较小,难以和主流的静电除尘设备相配套。介绍了采用双串联谐振回路并联的新的拓扑结构,设计出了72 kV/1.6 A的大功率静电除尘用高频高压电源。通过现场实验验证了72 kV/1.6 A高频高压电源的可行性。

电源并联系统的数字化控制技术的研究

在简述数字化均流技术原理及特点的基础上,介绍了一种基于单片机数字化控制的开关电源并联系统的实现方法。并联系统的监控模块以STC89C58单片机为控制核,利用模数转换器TLC2543对各单元模块及整个系统的电压、电流值实时测量,而软件根据所采集到的信息调整数模转换器TLV5616的输出电压,从而实现均流或电流的分配。实践表明,数字化控制不但可以实现各单元模块间的均流,而且还能根据设定的比率实现电流的分配,灵活性强,精度高。

基于移相控制的大功率并联软开关电源的研究

采用AVR单片机实现了大功率并联软开关电源的数字化控制,并设计了主电路系统,研究了移相全桥变换器的工作原理。电源采用模块并联技术和主从控制方式,构成了N+1冗余结构,并研制了一台180kW的样机。实验结果表明,该电源系统控制效果良好,具有很强的灵活性和可靠性。

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。

基于数字化控制的大功率高频开关电镀电源研究

本文采用数字信号处理器实现了对大功率高频开关电镀电源的数字化控制,并对主电路系统设计和移相全桥变换器的PWM数字控制进行研究。电源采用模块化结构设计,模块之间通过CAN总线实现相互之间的通信和控制,构成N+1冗余结构,使电源系统具有很强的灵活型和可靠性。3台12V/1000A高频开关电源的并联实验结果表明,本文所研制的电镀电源具有良好的控制效果。

基于数字信号处理器与复杂可编程逻辑器件的三相电流源型超导储能不间断电源及其控制策略

该文介绍了一种基于DSP与CPLD的三相电流源型SMES-UPS装置,该装置在电网正常时可以用作超导纵场线圈(TFSC)的励磁电源,而在电网故障时又可以用作低温和真空系统的UPS电源。在电网正常时,通过对变流器交流侧有功、无功电流的控制不但可以保证超导线圈上电流按照设定速度上升到稳态值,而且可以保证变流器网侧的单位功率因素运行和低谐波污染;在电网故障时,通过分析负载电压和电流之间的定量关系,提出了基于负载电压反馈的交流侧电流实时控制策略,不但可以保证负载电压的幅值和频率稳定,还可以电压相位不随负载性质的变化而变化。文中还介绍了基于DSP与CPLD的SMES-UPS控制系统,该控制系统结构简单、可编程程度高。1 kVA的SMES-UPS样机实验结果表明文中所述的控制算法及其控制系统能够很好地实现SMES-UPS兼作EAST纵场励磁电源和低温、真空系统UPS电源的双重功能。

状态反馈与延迟补偿相结合的电流型有源滤波器控制方法

电流型有源滤波器比电压型有源滤波器有更强的电流控制能力和更高的可靠性。电流型有源滤波器主要由电流源脉宽调制(PWM)逆变器和LC型无源滤波器组成。LC型无源滤波器能滤除逆变器开关频率附近的谐波分量,但会引起系统振荡;由于采样和计算的延迟,逆变器发出的补偿电流总滞后于负载电流,使得有源滤波器的补偿性能较差。为解决这些问题,文中提出了状态反馈和延迟补偿相结合的控制方法,用状态反馈提高系统阻尼,用延迟补偿减小逆变器补偿电流的滞后时间。在基于TMS320C32型数字信号处理器(DSP)构建的有源滤波器实验装置上进行的实验表明该方法有较好的稳态滤波效果和暂态过渡性能。

基于IPM的永磁机构同步控制器设计

以DSP为核心设计了一种基于智能功率模块(IPM)的永磁机构同步控制系统。阐述了IPM的控制策略、光耦隔离驱动、相关保护和作用,同时介绍了系统组成和断路器动作的策略,并给出了软硬件设计。该控制系统可减少开关操作的涌流、过电压等暂态过程,提高电能质量。

移相全桥ZVS软开关电源研究

设计了一种用于电镀电源的移相全桥控制软开关DC/DC变换器的主电路,通过MATLAB/SIMULINK,建立了主电路仿真模型,仿真分析了超前桥臂和滞后桥臂实现零电压开关的设计原理,并对其进行了验证,同时使用TMS320LF2407A作为主控芯片,及IGBT作为主开关,试制了一台24 kW/20 kHz的样机,实现了数字移相控制及全桥变换零电压软开关,试验波形验证控制方案的正确性与有效性。

数字控制技术在本质安全型开关电源中的应用

针对部分本质安全型开关电源产品在实际应用中存在输出功率小、工作频率低、输出纹波较大、故障率高等问题,提出了一种基于数字控制芯片DSPIC30F1010/2020的本质安全型开关电源的设计方案,给出了该开关电源的总体结构,重点介绍了该开关电源的硬件电路及其数字控制器的软件设计。通过理论分析、整体设计、仿真、实际电路的调试及安全火花试验,验证了数字控制技术在本质安全型开关电源中应用的可行性。

脉冲变极性弧焊逆变电源数字化控制系统

在采用数字信号处理器(DSP)DSP56F805构建基于双DSP的脉冲变极性弧焊逆变电源全数字化控制系统的基础上,针对数字化脉宽调制(PWM)控制脉冲存在的脉冲宽度保持和延迟对电源输出动态响应和稳态精度等控制性能的影响,提出了基于电源输出电感电阻(LR)负载模型的电流预估计算法,进而对简单数字比例积分微分(PID)控制算法进行了修正。同时,系统通过对电流/电压检测信号的预处理、A/D采样与PWM同步、数字滤波等措施有效地提高了系统的抗干扰性能。脉冲变极性输出特性控制试验验证了基于电流预估计的数字PID控制算法的正确性和有效性。

400Hz逆变电源全数字控制系统研究

传统的逆变电源控制方案在数字化实现过程中受到采样延时、计算延时以及电磁干扰等诸多因素的影响,在一定程度上限制了数字控制逆变电源性能的进一步提高。由于受采样控制的实时性限制,400Hz逆变器实现数字控制比工频逆变器更为困难。采用基于DSP的全数字化三闭环控制程序实现方案,设计了程序的软硬件,并深入研究了实现过程中出现的问题。最后研制了全数字控制的单相逆变电源试验样机。实验结果表明,该逆变系统有较快的动态响应、高稳压精度以及小的输出电压谐波畸变率。