一种数字控制的零电压全桥三电平dc-dc变换器实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力电子技术教育教学领域，具体地涉及一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置。
【背景技术】
[0002]电力电子技术是电气工程专业一门重要的专业基础课，而课程实验是对课程教学的有益补充。伴随着电力电子技术的发展，新型电路拓扑和控制方法不断涌现。同时由于人们对于电力电子装置的电压等级、功率等级、效率及注入谐波等要求的不断提高，多重化技术、多电平和软开关等一系列新技术成为电力电子技术中的研究热门。以DC-DC为例，学生学习到的不再仅仅是Buck、Boost等一些基础拓扑。
[0003]但传统的DC-DC变换实验仍基于Buck等简单的电路，这很难培养起学生对于实验的热爱。此外，变换器的传统的控制方法采用模拟控制芯片，如UC1875等，存在实现困难、抗干扰能力差等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置；本发明具有技术先进、安全可靠、操作简便等优点；尤其适合在实验教学中应用，让学生动手实践，测量观察三电平和软开关技术的相应实验波形。
[0005]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0006]本发明一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置，包括主电路、控制电路、辅助电路；其结构要点是:所述主电路包括交流输入电路、与交流输入电路输出端相连的输入整流滤波电路，与输入整流滤波电路输出相连的零电压三电平逆变器，与零电压三电平逆变器输出相连的输出整流滤波电路相连，所述输出整流滤波电路的输出连接负载；所述辅助电路包括欠压过压检测电路、过流检测电路、驱动电路，所述欠压过压检测电路和过流检测电路分别接收交流输入电路的输出信号和零电压三电平逆变器的输出信号，所述欠压过压检测电路和过流检测电路的输出与保护信号判断模块相连接，所述保护信号判断模块的输出与继电器保护回路相连接；所述控制电路包括DSP控制器，所述DSP控制器的输入端连接功率中断保护模块和调节器，DSP控制器的输出端连接所述驱动电路，所述驱动电路的输出连接零电压三电平逆变器；所述负载连接输出电压检测电路，输出电压检测电路连接反馈信号采样保持模块，所述反馈信号采样保持模块的输出连接调节器，调节器的输出连接到DSP控制器的输入端。
[0007]作为本发明的一种优选方案，所述控制电路的DSP控制器采用TMS320F2812，所述TMS320F2812内部集成12位的AD转换模块。
[0008]作为本发明的另一种优选方案，所述辅助电路的驱动电路采用了隔离变压器KD101，它将0~3.3V的DSP输出的控制信号变压到_5~14V的驱动信号，同时实现控制电路和主电路的隔离。
[0009]本发明的有益效果是。
[0010]1、本发明提供了一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置，该实验装置以控制电路的控制器DSP为核心，所述DSP控制器产生PffM控制信号，对电力电子技术中多电平和软开关技术的学习和实践，是在全桥结构DC-DC变换器的基础上进行改进，加入了三电平技术。以DSP为控制器，通过采用移相斩波的控制方法，实现各只MOS管零电压开关。本发明实验装置具有技术先进、安全可靠、操作简便等优点，尤其适合在实验教学中应用，让学生动手实践，测量观察三电平和软开关技术的相应实验波形。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的系统框图。
[0012]图2是本发明辅助电路部分的驱动电路连接图。
[0013]图3是本发明辅助电路部分的欠压过压检测电路连接图。
[0014]图4是本发明辅助电路部分的过流检测电路连接图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，为本发明一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置系统框图。图中，包括主电路、控制电路、辅助电路；其结构要点是:所述主电路包括交流输入电路、与交流输入电路输出端相连的输入整流滤波电路，与输入整流滤波电路输出相连的零电压三电平逆变器，与零电压三电平逆变器输出相连的输出整流滤波电路相连，所述输出整流滤波电路的输出连接负载；所述辅助电路包括欠压过压检测电路、过流检测电路、驱动电路，所述欠压过压检测电路和过流检测电路分别接收交流输入电路的输出信号和零电压三电平逆变器的输出信号，所述欠压过压检测电路和过流检测电路的输出与保护信号判断模块相连接，所述保护信号判断模块的输出与继电器保护回路相连接；所述控制电路包括DSP控制器，所述DSP控制器的输入端连接功率中断保护模块和调节器，DSP控制器的输出端连接所述驱动电路，所述驱动电路的输出连接零电压三电平逆变器；所述负载连接输出电压检测电路，输出电压检测电路连接反馈信号采样保持模块，所述反馈信号采样保持模块的输出连接调节器，调节器的输出连接到DSP控制器的输入端。
[0016]所述控制电路的DSP控制器采用TMS320F2812，MS320F2812广泛应用于工业控制场合，它具有2个事件管理器，每一个事件管理器可以编程控制输出8路PffM波，并可以完成上下桥臂死区时间的设置。它内部集成了 12位的AD转换模块，方便对输出电压、电流进行采样，而不需要外加芯片。同时，该芯片最高的工作频率是150MHz，其快速性可以很好地满足电力电子装置中的采样、PI调节、PWM波输出等功能。在本发明实验装置中，DSP控制器实现PffM信号的产生以及电压和电流的采样，并完成闭环控制和保护功能；该装置的工作频率为80 kHz,所述DSP芯片TMS320LF2812的最高时钟频率为150MHz，且具有专门用于PffM信号产生的EV模块，可方便地生成死区可调的PffM脉冲。
[0017]如图2所示，为本发明辅助电路部分的驱动电路连接图。所述辅助电路的驱动电路采用了隔离变压器KDlOl，它将0~3.3V的DSP输出的控制信号变压到_5~14V的驱动信号，同时实现控制电路和主电路的隔离。
[0018]如图3和4所示，为本发明辅助电路部分的欠压过压检测电路和过流检测电路连接图。所述欠压过压检测电路首先通过电压隔离模块实现控制电路与主电路的隔离。然后进行分压，并分别与设定的过压和欠压值进行比较，一旦出现过压欠压的情况，将输出低电平信号。所述过流检测电路是采用霍尔传感器将输出电流信号转换成电压信号与给定值比较，出现过流时，将产生低电平的过流信号。
[0019] 可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置，包括主电路、控制电路、辅助电路；其特征在于:所述主电路包括交流输入电路、与交流输入电路输出端相连的输入整流滤波电路，与输入整流滤波电路输出相连的零电压三电平逆变器，与零电压三电平逆变器输出相连的输出整流滤波电路相连，所述输出整流滤波电路的输出连接负载；所述辅助电路包括欠压过压检测电路、过流检测电路、驱动电路，所述欠压过压检测电路和过流检测电路分别接收交流输入电路的输出信号和零电压三电平逆变器的输出信号，所述欠压过压检测电路和过流检测电路的输出与保护信号判断模块相连接，所述保护信号判断模块的输出与继电器保护回路相连接；所述控制电路包括DSP控制器，所述DSP控制器的输入端连接功率中断保护模块和调节器，DSP控制器的输出端连接所述驱动电路，所述驱动电路的输出连接零电压三电平逆变器；所述负载连接输出电压检测电路，输出电压检测电路连接反馈信号采样保持模块，所述反馈信号采样保持模块的输出连接调节器，调节器的输出连接到DSP控制器的输入端。2.根据权利要求1所述的一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置，其特征在于:所述控制电路的DSP控制器采用TMS320F2812，所述TMS320F2812内部集成12位的AD转换模块。3.根据权利要求1所述的一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置，其特征在于:所述辅助电路的驱动电路采用了隔离变压器KD101，它将0~3.3V的DSP输出的控制信号变压到_5~14V的驱动信号，同时实现控制电路和主电路的隔离。
【专利摘要】一种数字控制的零电压全桥三电平DC-DC变换器实验装置。本发明具有技术先进、安全可靠、操作简便等优点；尤其适合在实验教学中应用。所述主电路包括交流输入电路、与交流输入电路输出端相连的输入整流滤波电路，与输入整流滤波电路输出相连的零电压三电平逆变器，与零电压三电平逆变器输出相连的输出整流滤波电路相连，所述输出整流滤波电路的输出连接负载；所述辅助电路包括欠压过压检测电路、过流检测电路、驱动电路，所述欠压过压检测电路和过流检测电路分别接收交流输入电路的输出信号和零电压三电平逆变器的输出信号，所述欠压过压检测电路和过流检测电路的输出与保护信号判断模块相连接，所述保护信号判断模块的输出与继电器保护回路相连接。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN105632300
【申请号】CN201410702049
【发明人】张凤军
【申请人】张凤军
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月28日