DPLL在高频逆变电源中的分析与设计

采用基于DSP的数字锁相环(DPLL)对高频逆变电源输出频率的实时控制，可实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪，确保逆变器开关器件工作在零电压电流软开关(ZVZCS)状态，显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率。本文在给出DPLL控制的逆变电源拓扑结构基础上，推出了适用于高频逆变电源的锁相环数学模型，在Z域中对二阶数字锁相环进行了稳定性分析和动态设计。在对锁相环Z域传递函数分析的基础上，得出二阶数字锁相环的稳定条件，并用MATLAB对其进行了仿真分析，最后进行了实验验证。仿真和实验结果表明在Z域中对基于DSP的二阶数字锁相环的动态分析和设计是合理可行的，用此方法设计的电源具有良好的动态响应和抗扰性能。     

对高频逆变电源中DPLL的分析与设计

采用基于DSP的数字锁相环(DPLL)对高频逆变电源输出频率进行实时控制,可实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪,确保逆变器开关器件工作在零电压零电流软开关(ZVZCS)状态,显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率。本文在给出DPLL控制的逆变电源拓扑结构的基础上,推出了适用于高频逆变电源的锁相环数学模型,在Z域中对二阶数字锁相环进行了稳定性分析和动态设计。在对锁相环Z域传递函数分析的基础上,得出二阶数字锁相环的稳定条件,并用MATLAB对其进行了仿真分析,最后进行了实验验证。仿真和实验结果表明,在Z域中对基于DSP的二阶数字锁相环的动态分析和设计是合理可行的,用此方法设计的电源具有良好的动态响应和抗扰性能。     

基于DPLL的高频逆变电源建模与研究

采用基于DSP的数字锁相环(DPLL)对高频逆变电源输出频率进行实时控制,可实现逆变器工作频率对负载谐振频率的同步跟踪,确保逆变器开关器件工作在零电压零电流软开关(ZVZCS)状态,显著减小功率器件的开关损耗和提高装置效率。本文以负载串联谐振逆变电源为模型,针对负载参数变化引起的固有谐振频率变化,导致逆变器效率降低及开关器件应力增加的普遍现象,提出一种基于DPLL控制的逆变电源。结合锁相环的数学模型,讨论了DPLL控制的逆变电源的数学建模,在Simulink环境中该电源的构筑及串联谐振负载的模型,给出了相应的仿真波形和实用电源试验波形,为分析和设计逆变电源提供了必要的理论依据。     

基于PI-DPLL复合控制的高频逆变电源研究

针对高频逆变电源频率跟踪中的不足,提出了一种基于比例积分(PI)和数字锁相环(Digital Phase-Locked Loop,简称DPLL)相结合的复合控制方法.在动态条件下,当逆变器开关频率与负载固有谐振频率的误差值大于或等于偏差规定值时,采用单纯的PI控制,快速地将逆变器的开关频率引入锁相范围;当频率误差值小于偏差设定值时,采用DPLL控制,使逆变器在稳态条件下始终工作于负载谐振或准谐振状态.在分析高频逆变电源工作原理的基础上,详细介绍了PI-DPLL的复合控制策略及DPLL的软件实现,推导出DPLL的数学模型,进行了稳定性分析.最后,对采用PI-DPLL控制的逆变电源动态过程进行了仿真分析,在一台直流输入电压为310 V,输出频率为30 kHz,功率为4 kW的串联谐振逆变器电源中得到验证.仿真和实验结果均表明,基于PI-DPLL复合控制的高频逆变电源具有动态响应快,稳态精度高的特点.     

基于DSP的软开关移相控制100kHz逆变电源

研究了一种基于DSP的移相-脉宽调制(Phase-Shifted Pulse Width Modulation,简称PS-PWM)控制100 kHz高频逆变电源:给出了基于IGBT的主电路拓扑结构,并分析了其控制原理;设计了以DSP为核心的控制电路,并给出了其控制程序流程图.采用TMS320F2812型DSP,实现了系统的数字控制和数字锁相环(DPLL)频率跟踪,满足了系统控制的实时性和灵活性.仿真分析和实验结果证明,该逆变器可在大的功率调节和频率变化范围内实现软开关.     

感应加热电源频率跟踪控制的研究

为减小逆变器功率器件的开关损耗,提高装置输出效率,应该控制逆变器的工作频率实时跟踪负载谐振频率,确保开关器件工作在零电压零电流开关(ZVZCS)状态。介绍了在感应加热电源中采用TMS320F2812实现超音频频率跟踪的数字锁相环(DPLL)方法,给出了实现DPLL的算法。并对基于该芯片的DPLL频率跟踪控制的原理进行了分析。最后给出了相应的仿真波形和感应加热电源样机的实验波形,验证了该方法的正确性。     

基于IGBT倍频式180kHz感应加热电源研究

研究了一种基于IGBT的倍频式180 kHz感应加热电源.给出了基于IGBT的主电路拓扑结构.分析了其控制原理,设计了以TMS320F2812型DSP为核心的控制电路,实现了系统的数字控制和数字锁相环(Digital Phase-Locked Loop,简称DPLL)频率跟踪,满足了系统控制的实时性和灵活性.实验结果证明,逆变器可以在180 kHz的频率下工作,实现了频率跟踪和开关器件的软开关.     

基于DSP的60 kW/300 kHz高频感应加热电源

介绍了一种基于DSP的高频感应加热电源。现以MOSFET为开关器件,并通过逆变器并联扩容为60kW/300kHz。采用多重斩波技术,增大了斩波电路的容量,将基于DSP的fuzzy-DPLL复合数字锁相环技术应用在高频场合,使锁相有快速的动态性能和高精度的稳态性能,实现了对负载频率的可靠跟踪及对逆变状态的可靠控制,提高了逆变器的工作效率和功率因数。     

可控容性角度DPLL在谐振逆变器的应用

分析了CLC高频电流型谐振逆变器的工作原理,提出设计适合高频电流型CLC谐振逆变器的可控容性角度锁相环( PLL)的必要性.总结了模拟PLL中调节容性角度的缺陷,并设计出实现容性工作角度可控的全数字锁相环( DPLL)原理图,并将其数字化成基本的门电路.最后通过仿真和实验证明了此DPLL可灵活调节容性角度在高频电流型C...     

基于DDS原理的逆变器锁相技术的研究与实现

作为一种关键的控制技术,数字锁相被广泛应用于逆变器并网以及与其他逆变电源并联运行的场合。基于传统正过零检测数字锁相环的工作原理,针对锁相环路中压控振荡器的频率控制精度问题,采用直接数字频率合成器(DDS)的方法对数字锁相环进行设计。详细分析了数字锁相环的模型,采用XC164CM单片机设计了数字锁相控制系统,并在一台额定输出功率为500W的并网型光伏逆变装置上进行了实验。仿真和实验结果验证了理论的正确性。     

基于DSP感应加热电源频率跟踪控制的实现

介绍了在感应加热电源中采用DSP实现超音频频率跟踪的数字锁相环(DPLL)方法，给出了实现DPLL的算法，并对采用DPLL的感应加热电源的相位补偿与起动问题进行了探讨，最后给出了实验结果，验证了该方法的可行性。     

基于ZVZCS的大功率屏蔽门驱动电源的研究

屏蔽门是轨道交通系统中的关键设备之一。多台门机同时动作时,要求直流供电系统瞬时提供较大的功率输出,且供电电压不能有太大波动,这对供电电源提出较高要求。基于零电压零电流开关ZVZCS（zero-voltage zero-current switching）全桥变换拓扑,设计了一类大功率直流供电模块,分析开关ZVZCS全桥变换器在周期内的开关模态及关键波形,根据超前臂并联谐振电容在换流时的充放电过程,确定超前臂实现零电压开关ZVS（zero-voltage switching）的条件,综合零电流开关ZCS（zero-current switching）条件下开关管耐压值及原边电流复位时间,推导隔直电容的取值范围。给出最大有效占空比计算公式,详细分析了超前、滞后臂的开关损耗。根据设计参数,制作了1台2.2 kW实验样机。实验结果表明,所设计的直流电源模块在各种负载状态下实现软开关,提高了供电效率,有着良好的动态特性。     

一种新型的全数字锁相环

该文提出了一种实现全数字锁相环的新方法。在基于该方法实现的全数字锁相环中，一种数字比例积分控制的设计结构取代了传统的一些数字环路滤波控制方法。通过线性近似，该文推导出该锁相环系统的数学模型，并进一步对该系统的局部动态特性进行了讨论。理论分析表明这种新型的全数字锁相环具有很宽的锁相范围，并且在不同被锁频点的局部范围内都具有相同的稳定形式，锁相跟踪达到稳定的时间与被锁信号的周期成正比，由于充分利用了鉴相脉冲宽度所包含的相位误差信息，同时又引入了积分控制，使锁相环的跟踪响应速度得到提高。仿真实验进一步验证了理论分析的结论。该文锁相环采用数字电路方式实现，其性能可以通过比例和积分控制参数进行调节，因而简化了设计过程，便于应用在电机调速系统，有源滤波器和静止无功补偿器等领域。     

一种单相锁相环的数字实现

分析了单相并网系统锁相环的基本原理和特性。介绍了一种基于二阶广义积分器构造α,β静止坐标系下的电压矢量方法。参照三相并网系统基于α,β静止坐标系到d,q同步旋转坐标系的数字锁相环原理,实现了基于虚拟两相直角坐标系的数字锁相环控制。采用同步采样技术抑制电网频率波动对该方法的影响,提高数字锁相环工作的频率范围。利用Matlab软件对电网电压频率、相位角的突变、谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究。在此基础上,搭建了以TMS320F28015DSP为控制核心的实验装置,仿真实验结果表明,该锁相环可以很好地跟踪系统频率的变化从而实现相位的锁定。     

基于新型全数字锁相环的同步倍频技术

为了实时跟踪电网频率的变化,提高直流输电系统中换流器触发脉冲控制精度,提出了一种基于新型全数字锁相环的同步倍频技术。该新型数字锁相环在传统数字锁相环的基础上加入了自适应模值控制模块,大幅提高了锁相速度和精度。在此基础上,利用近似补偿方法设计出的同步倍频模块能在高精度要求下对电网频率同步任意倍频,给换流器触发控制系统提供精准的时钟基准,提高相位控制精度,削弱换流器产生的非特征谐波。利用现场可编程门阵列(FPGA)为载体,在QUARTUSⅡ软件环境下,设计出了基于全数字锁相环的同步倍频装置,并通过软件仿真和实验测试验证了该技术的正确性和优越性。     

一种新的基于DSP的高精度UPS锁相技术

本文结合锁相环的原理针对全数字化控制的UPS系统,研究了利用DSP TMS320F240实现高精度锁相的数字锁相环的原理与实现方法.所给出的锁相方法中利用DSP的捕获中断和周期中断读取市电和逆变输出的相差,经PI调节器输出一个载波周期的补偿量,通过动态改变载波周期值实现逆变输出对市电的动态跟踪,理论上相差分辨率可高达0.72°.文中给出了硬件实现电路及程序流程图,建立了z域的线性化模型.为验证本锁相方法,研制了一台220V/50Hz/1.4KW的样机.仿真和实验结果验证了该方案的可行性.