登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
开关电源被誉为高效节能型电源。传统的开关电源采用模拟控制技术,使用比较器、误差放大器和模拟调变器等元器件来调整电源输出电压。模拟控制方法只适用于频率高、电力小、功能少的开关电源,且存在控制电路复杂、元器件多以及控制电路一旦成型很难修改等缺点,不利于开关电源的集成化和小型化。开关电源的数字化控制技术能够较好地解决这些问题。本文介绍了开关电源的数字化控制技术,并给出了基于单片机控制和基于DSP控制开关电源的两种模型,分析和比较了两者的优缺点以及应用场合,现在介绍如下。
1 开关电源模拟控制和数字控制的比较
1.1开关电源模拟控制的种类与特点
开关电源的模拟控制方法已经使用了数十年,也形成了一系列的控制方式,大致有3种:脉冲宽度调制方式PWM、脉冲频率调制方式PFM和昆合调制方式。
图1为脉宽调制式(PWM)开关电源,AC220V输入电压经过整流滤波后变成直流电压U,再由功率开关管VT斩波、高频变压器T降压,得到高频矩形波电压,最后通过输出整流滤波器VD、C2,获得所需要的直流输出电压U0。利用误差放大器和PWM比较器构成闭环调节系统。这种模拟控制电路因为使用元器件多而需要很大空间,这些元器件本身的值还会随着使用时间、温度和其他环境条件的变化而变动,并对系统稳定性和响应能力造成负面影响,不利于模拟系统的测试和维修。另外,模拟控制的控制响应特性是由分立元器件的值决定的,因此无法为所有电源值或负载点提供最优化的控制响应。
1.2开关电源数字控制的特点与应用
所谓电源的数字控制,也称为“回路内部的处理器”,是指控制器能在数字域执行所有系统控制算法。它必须对两个数字串进行比较以产生脉冲宽度来驱动电源开关,而不是使用传统模拟PWM比较器。它会将所有模拟系统参数转换成数字信号,并在数字域利用这些数据计算控制响应,然后将新产生的控制信息加传至系统。
数字控制电源系统有以下特点:
(1)以数字信号处理器DSP或单片机为核心,将数字电源驱动器及PWM控制器作为控制对象而构成的智能化开关电源系统。
(2)采用“整合数字电源”技术,实现了开关电源中模拟组件与数字组件的优化组合。
(3)高集成度,实现了电源系统单片集成化,将大量的分立元器件整合到一个芯片或一组芯片中。
(4)能充分发挥数字信号处理器及微控制器的优势,使所设计的数字电源达到高技术指标。
这种技术可用于负载时间恒定的应用中,使电源运行在高频状态,如功率因数校正、非中断电源、多个化学电池译电和电机控制;还可用于采用若干可配置的PWM内核及控制、诊断和接口电路的手机以及PDA的PMU等其他应用。运行时间控制电路中的子电路或外设可为其电流状态提供最适宜的运行电压,以节能。数字电源控制可使调节器更加灵敏。
2 基于数字控制技术开关电源的方案
结合当前的数字控制技术和流行的电源管理模式,我们提出了以下两种方案。
2.1基于单片机控制的开关电源
随着电子技术的迅猛发展和超大规模集成电路设计的进一步提高,单片机技术也得到了迅速发展,已经在智能仪器仪表、工业检测控制、电力电子、汽车电子、机电一体化等方面得到了广泛的应用,并取得了巨大的成果。利用单片机作为控制核心,设计方法容易掌握,而且对单片机的要求不高,成本比较低。该方案采用单片机通过外接A/D转换芯片进行采样,采样后对得到的数据进行运算和调节,再把结果通过D/A转换后传到PWM芯片中,实现单片机对开关电源的间接控制。其原理结构如图2
其中:单片机采用MCS51;A/D转换器采用TLC2543芯片,该芯片的接口方式采用串口,这种方式相对于并口方式,具有接口简单,便于扩展,体积小的特点。TLC2543的接口是典型的SPI接口,它与MCS51单片机相连接时,其硬件电路非常简单。但由于MCS51没有标准的SPI接口,只能在程序中模仿SPI的操作方式对TLC2543进行操作,因而程序要复杂一些。D/A转换器采用TLC5615芯片与MCS51连接,同样接口也采用串行方式。“看门狗”(Watchdog)为单片机提供上电复位信号,当程序紊乱或电压失常时启动内部的“看门狗”电路强迫单片机复位,使程序从头开始工作;具有512字节的EPROM存储单元,用来存放各种重要数据,以备交流后重要数据丢失;外接有串口,通过电平转换连接RS-485或者RS-232,实现了开关电源与上位机的信号传输;LCD、键盘接口电路实现了人机交换。
基于单片机的数字电源这种方法,虽然控制电路比较复杂,并且存在一定的延时,对电源的动态性能和稳压精度有一定影响,但由于该方法对于单片机的要求不高,成本也比较低,设计方法容易掌握,因此可以在稳压精度和动态性能要求并不是很高的场合下使用。
2.2基于数字信号处理控制的开关电源
利用高性能的DSP数字芯片对电源实现直接控制,可以简化控制电路的设计,再加上这些芯片有比较高的采样速度(TMS320LF2407内部的10、位A/D转换器完成一次A/D转换只需500ns)和运算速度,可以快速有效地实现各种复杂的控制算法I。基于DSP控制的开关电源原理结构如图3。
其中:DSP采用目前流行的TMS320LF2407,主要进行数字PID计算;复杂可编程逻辑器件CPLD根据DSP计算的结果生成数字PWM波形控制主功率变换器,这样避免了模拟PWM控制器中的双脉冲现象和半频现象,实现了PWM控制的完全数字化;AID转换电路用作电压、电流、温度等数据的采集,芯片可采用TLC5540芯片,也可采用TLC2543芯片,通过此AID转换电路采集的电压等信号,经数据总线低八位进入DSP,与标准正弦波信号进行比较,当检测到输出电压幅度高于标准正弦波信号时,按比例降低占空比,从而实现对开关电源输出正弦波和幅度的调DSP通过接口电路还可以扩展LCD、键盘进行人机交换以及通过串口RS-485或RS一232进行数据的通信等。
这种基于信号处理数字的开关电源,虽然DSP芯片结构复杂,成本比较高,而且DSP控制技术相对较难掌握,但由于芯片具有较高的采样速度和运算速度,可以快速有效地实现各种复杂的控制算法,实现对电源的有效控制,有较高的动态性能和稳压精度,因此,这种方式将会在今后开关电源的数字控制技术中发挥重要作用。
3 结束语
开关电源采用全数字化控制技术,可以有效地缩小电源体积,降低成本,大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性,是今后开关电源发展的一种趋势。目前,在通信领域已经得到了较好地应用。该文给出的基于数字控制技术开关电源的两种方案,适用于不同的环境,我们可以根据采样速度、运算速度和控制算法复杂度等因素选择不同的方案。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
5月29日,由华为技术有限公司(简称华为)主办,国家能源互联网产业及技术创新联盟能源数字化专委会协办的华为中国行2024年首届山东发电行业展车&交流会在济南成功举办。此次盛会汇聚了发电业内众多专家和领军企业代表,共同探讨数智发电的未来发展与前沿技术。在展车现场,华为展示了其在发电行业的
5月31日,工信部发布《国家工业节能降碳技术应用指南与案例(2024年版)》之十一:智慧能源管控技术。
5月31日,工信部发布《国家工业节能降碳技术应用指南与案例(2024年版)》之十二:工业降碳技术。
来自广东电力交易中心统计的数据显示,深圳今年1—4月份绿电交易规模达3.8亿千瓦时,再创新高,较去年同期增长220%。据悉,共有67家企事业单位参与绿电交易,从行业类型看,电子设备制造业、通信行业、能源行业、外资企业是绿电消费的主力军,绿电交易用户数较去年同期增长1.3倍。深圳绿电交易电量和交
近日,浙江舟山首个输变配一体化无人机机巢在国网岱山县供电公司投入运营。据悉,新投运的输变配一体化无人机机巢就位于国网岱山县供电公司东沙供电所内。固定机巢采用了先进的无人机导航系统和自动控制技术,含储存和充电等功能,可根据预设的航线与指令,自动起飞、降落,有序开展输电线路网格无人机
近日,国家数据局发布《全国数据资源调查报告(2023年)》,报告显示,全国数据生产、存储、计算呈现规模大、增速快的特点。2023年,全国数据生产总量达到32.85泽字节(ZB),同比增长22.44%。2023年,全国数据存储总量为1.73泽字节(ZB),存储空间利用率为59%。2023年,2200多个算力中心的算力规模超
5月28日,南方电网公司2024年数字变电站、数字输电和智能配电系列传感终端以及北斗终端第一批框架招标项目中标公示(招标编号:CG2700022001722327)
5月29日,南方电网公司2024年第一批信息化项目中标公示。(招标编号:CG0000022001685384)
“5月21日01:50,10千伏玉西线出现故障,涉及8个台区、1户重要客户,已启动分层分级黄色预警。”5月21日,10千伏玉西线涉及的营销、运检、物资管理及线路运维人员在线路出现故障1分钟后,都收到了四川成都供电公司1分钟电力故障感知管控平台发来的信息。收到信息后,线路抢修人员快速部署抢修,物资管
5月24日至25日第七届数字中国建设峰会在福建福州举办本届峰会以“释放数据要素价值,发展新质生产力”为主题全方位展示各领域数字化最新成果共创数字中国美好未来峰会期间国务院国资委主办第四届国有企业数字化转型论坛介绍国有企业数字化转型进展成效发布10项国有企业数字技术成果发起加快研发范式提
5月28日,江苏无锡10千伏南村线旁,一架四翼无人机正灵活地在杆塔、线缆、树木间穿梭。从地面巡检人员手中的移动终端上可以看到,无人机正根据航线不断调整飞行姿态,自动分辨和避让障碍,自主识别目标并拍摄,全程无需人工干预。“有了‘智巡’App,配网巡检简单多了,无人机自主巡检、避障飞行都不在
5月29日,由华为技术有限公司(简称华为)主办,国家能源互联网产业及技术创新联盟能源数字化专委会协办的华为中国行2024年首届山东发电行业展车&交流会在济南成功举办。此次盛会汇聚了发电业内众多专家和领军企业代表,共同探讨数智发电的未来发展与前沿技术。在展车现场,华为展示了其在发电行业的
5月31日,工信部发布《国家工业节能降碳技术应用指南与案例(2024年版)》之十一:智慧能源管控技术。
近期,宁夏超高压电力工程有限公司科技创新中心高级技术研发员李波和同事打算在±1100千伏吉泉线(宁夏段)铁塔上搭建驻塔式机巢,配合搭载红外测温仪、声纹检测等装置的无人机,对线路实施全景智能监控,解决输电通道人工巡检效率低、检查范围覆盖不全的问题。2016年,国网宁夏超高压公司(当时为国网
5月22~24日,第十届中国国际电动汽车充换电产业大会在上海汽车会展中心举行。在大会论坛“充电设施新质生产力论坛”上,天津电力科学研究院优秀专家祖国强作为“大规模电动汽车安全充放电与车网智能互动关键技术”项目组代表,分享了项目最新研究成果。随着电动汽车规模增长,大型充电站的快速发展给
5月23日,由国网新疆电力有限公司设计的三个典型环境实验观测站在新疆阿勒泰、喀什及和田同步开工建设,建成后将开展一系列电力计量装置在复杂地理环境和气候条件下的可靠性验证试验,为电力设备制造业提供多种设备可靠性验证试验服务,帮助优化制造工艺,提高产品性能。近年来,我国高端设备仪器制造
徐波,中共党员,国网江西超高压公司生产指挥中心生产技术一级专责。他是国网江西省电力有限公司新型电力系统科技攻关团队主网设备在线监测及智能预警方向技术带头人。他在电力机器人、人工智能领域的研究成果获国家发明专利授权12项、获得“吴文俊人工智能科学技术奖”等省部级及以上科技进步奖4项。
在数智化驱动新增长的带动下,地热能迎来技术迭代小高潮。5月,两则有关地热能开发的消息引起关注。其一是麻省理工学院支持的一个突破性钻探技术将于年内进行首次商业测试,该技术可以钻入地下温度达500摄氏度的位置,为释放太瓦级地热能潜力铺平道路。其二是一个主要为地热能项目提供数智化技术解决方
“之前我在福建省长汀县的古城便民服务中心电力窗口提交了在江西省瑞金市的一项用电新装业务,瑞金市供电公司用4天时间就完成表计安装,免去了我‘两头跑’的烦恼,跨省办电果然方便。”5月24日,在江西赣州供电公司的一次服务回访中,首批体验跨网跨省办电服务的市民刘亮华表示满意。当前,赣州与相邻
5月22日,江苏吴江—浙江嘉善两地跨省配电网柔性互联装置投运,实现配电网跨省“无时差”互济转供。这是该项技术在长三角生态绿色一体化发展示范区内首次应用。2019年10月,国务院批复在苏州吴江、上海青浦、浙江嘉善“两区一县”建立一体化发展示范区。在长三角一体化发展背景下,三地已逐步实现配电
在电网建设过程中,电力工程设计扮演着关键的“龙头”作用,而其中现场勘察更是不可或缺的一环。现场勘察主要任务是深入了解电力工程建设区域的自然与建筑环境,并收集电力通道现状信息,为后续工程设计、施工与运维提供科学依据。以一段输电线路迁改工程为例:在工程启动前,设计人员需前往现场,详细
近日,国家能源局发布关于进一步加快煤矿智能化建设促进煤炭高质量发展的通知。通知提出,大型煤矿要加快智能化改造,到2025年底前建成单个或多个系统智能化,具备条件的要实现采掘系统智能化。鼓励300万吨/年以上的生产煤矿全面推进主要生产环节智能化改造,力争率先建成全系统智能化煤矿。解读如下:
5月29日,南方电网公司2024年第一批信息化项目中标公示。(招标编号:CG0000022001685384)
江苏省工业和信息化厅公布生态环境保护具体事项,详情如下:江苏省工业和信息化厅生态环境保护具体事项1、推广减少工业固废产生的生产工艺和设备。配合工业和信息化部开发推广减少工业固体废物产生量和降低工业固体废物危害性的生产工艺和设备。(牵头部门:省工业和信息化厅;配合部门:省生态环境厅
(招标编号:CHDTDZ011/21-QT-029)一、招标条件中国华电集团有限公司青海分公司项目智慧工地软硬件一体建设项目已批准,招标人为华电(格尔木)能源有限公司,项目资金为自筹。本项目已具备招标条件,现进行公开招标。二、项目规模和招标范围2.1招标采购项目地址:青海省省海西州格尔木市昆仑经济开发
工业和信息化部印发《工业和信息化领域数据安全风险评估实施细则(试行)》。
河南省工业和信息化厅发布关于组织开展2024年度专项工业节能诊断工作的通知,诊断范围为钢铁、化工、建材、有色、造纸、耐材等重点行业企业的锅炉、电机、变压器、风机、泵、空压机、换热器等主要用能设备。河南省工业和信息化厅办公室关于组织开展2024年度专项工业节能诊断工作的通知豫工信办节〔2024
5月17日,工信部发布《国家工业和信息化领域节能降碳技术装备推荐目录(2024年版)》。其中包含机械行业节能降碳技术、煤炭清洁高效利用技术、工业绿色微电网技术、氢能制取及利用技术、工业降碳技术等,详情如下:中华人民共和国工业和信息化部公告2024年第8号为加快推广应用先进适用节能降碳技术装备
上海市经济信息化委公布2024年十大绿色低碳技术产品名单,低能耗直接空气碳捕集技术(DAC)、高效船用碳捕捉及存储技术等10项技术产品入选。上海市经济信息化委关于公布2024年十大绿色低碳技术产品名单的通知沪经信节〔2024〕324号有关单位:为落实《上海市瞄准新赛道促进绿色低碳产业发展行动方案(20
北极星固废网获悉,近日,贵州发布关于进一步提升危险废物全过程信息化和规范化环境管理有关工作的通知,详情如下:贵州省生态环境厅关于进一步提升危险废物全过程信息化和规范化环境管理有关工作的通知各市(州)、贵安新区生态环境局:为贯彻落实生态环境部办公厅《关于进一步加强危险废物规范化环境
5月9日,南方电网公司2024年第三批信息化项目招标。本项目共4个标的,41个标包,涉及系统建设类29项、专题研究类6项、技术服务类6项。详情如下:南方电网公司2024年第三批信息化项目招标公告(项目编号:CG0000022001749746)1.招标条件本招标项目南方电网公司2024年第三批信息化项目,招标人为中国南
浙江省经济和信息化厅公开生态环境保护责任清单,具体包括深入实施“415X”先进制造业集群培育工程。聚焦七大高耗能行业,稳妥有序推进工业领域碳达峰行动。深化新一轮制造业“腾笼换鸟、凤凰涅槃”攻坚行动。坚决遏制“两高一低”项目盲目发展等。关于公开我厅生态环境保护责任清单的通告根据《关于印
北极星储能网讯,4月30日,《国家工业和信息化领域节能降碳技术装备推荐目录(2024年版)》公示,其中,工业绿色微电网技术部分共有7个新技术入选。1、技术名称:多能互补直流微电网及抽油机群控节能技术技术原理及简介:采用以柔直配电为核心的新型分布式智能电网,实现“源网荷”协调优化运行,提高
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!