一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)洪水、地震等災(zāi)害發(fā)生時(shí)，受災(zāi)區(qū)域會造成發(fā)生中斷，而救災(zāi)搶險(xiǎn)以及災(zāi)民安置都離不開電力。如何在第一時(shí)間內(nèi)為受災(zāi)區(qū)域恢復(fù)供電，給救災(zāi)搶險(xiǎn)工作贏取時(shí)間是一個(gè)非常重要的課題。另一方面，在人口密集的城市中心，由于線路故障或建筑施工不當(dāng)，一旦造成電力中斷，將會給企業(yè)帶來巨大的損失，給人們?nèi)罕姷纳钤斐刹槐?。為了盡可能的減小損失，應(yīng)該在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電。
[0003]高壓直流輸電技術(shù)可以解決輸電線路損耗大、電纜重量大的問題。目前，高壓直流輸電的研究領(lǐng)域僅局限于電網(wǎng)輸電應(yīng)用。超輕便大容量直流輸電系統(tǒng)主要針對在短距離大容量電力傳輸，并且可以快速建立輸電線路，且線路損耗低，是電力搶修、快速鋪設(shè)臨時(shí)供電線路的理想解決方案。
[0004]目前主要的難點(diǎn)在于:
[0005]1超輕便大容量直流輸電系統(tǒng)中所采用的DC/DC轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是由不同種類的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器組成的。在這樣的系統(tǒng)中進(jìn)行多信號的測量與控制不是一件容易的事。
[0006]2如何控制串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器之間直流電壓的平衡，是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
[0007]3系統(tǒng)尺寸最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路，其針對移相全橋控制芯片專門設(shè)計(jì)，將移相全橋控制芯片輸出的電平為0V到12V的移相脈寬調(diào)制信號，調(diào)制為驅(qū)電平應(yīng)為-8V到15V的移相脈寬調(diào)制信號，同時(shí)使該移相脈寬調(diào)制信號的上升沿和下降沿更加陡峭，提高了移相全橋控制芯片的輸出功率，防止移相全橋控制芯片發(fā)熱。
[0009]實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是:一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:包括串聯(lián)在+12V電源端和接地端之間的PM0S管Q3和NM0S管Q4，其中所述PM0S管Q3的漏極接+12V電源端，所述NM0S管Q4的漏極接地；
[0010]所述PM0S管Q3的基極和所述NM0S管Q4的基極同時(shí)通過電阻R25連接所述移相全橋控制芯片的輸出端，構(gòu)成該驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；
[0011]該驅(qū)動(dòng)電路還包括變壓器T1，所述變壓器T1包括輸入線圈L1和輸出線圈L2 ;所述NM0S管Q4的源極和所述輸入線圈L1的同名端通過電容C30連接；
[0012]所述NM0S管Q4的漏極接所述輸入線圈L1的非同名端；
[0013]所述輸出線圈L2的同名端連接二極管D3的正極，非同名端連接二極管D7的正極；所述二極管D3的負(fù)極和所述二極管D7的負(fù)極連接，所述二極管D7上并聯(lián)有電阻R27 ;所述二極管D3的負(fù)極連接二極管D4的正極，所述二極管D7的負(fù)極連接NM0S管Q5的基極，所述NMOS管Q5的漏極連接所述輸出線圈L2的非同名端；所述NM0S管Q5的源極連接NM0S管Q6的基極，所述NM0S管Q6的漏極連接所述NM0S管Q5的漏極，所述二極管D4的負(fù)極連接所述NM0S管Q6的源極；
[0014]所述二極管D4的負(fù)極連接肖特基二極管D5的負(fù)極，所述NM0S管Q6的源極連接電容C31，所述電容C31與所述肖特基二極管D5的正極連接；
[0015]所述肖特基二極管D5的正極連接電阻R26的輸入端，所述電阻R26的輸出端與所述NM0S管Q6的漏極之間設(shè)有電阻R28和肖特基二極管D6，所述肖特基二極管D6的正極連接所述NM0S管Q6的漏極，所述肖特基二極管D6的負(fù)極連接所述電阻R26。
[0016]進(jìn)一步的，所述電容C30和所述電容C31的電容值為2.2 μ F，電阻R27的電阻值為470 Ω，所述電阻R26所述電阻R28的電阻值均為10k Ω，所述電阻R25的電阻值為200 Ω，所述肖特基二極管D5的擊穿電壓為8V，所述肖特基二極管D6的擊穿電壓為15V。
[0017]采用了本發(fā)明的一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路的技術(shù)方案，包括串聯(lián)在+12V電源端和接地端之間的PM0S管Q3和NM0S管Q4，其中所述PM0S管Q3的漏極接+12V電源端，所述NM0S管Q4的漏極接地；所述PM0S管Q3的基極和所述NM0S管Q4的基極同時(shí)通過電阻R25連接所述移相全橋控制芯片的輸出端，構(gòu)成該驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；該驅(qū)動(dòng)電路還包括變壓器T1，所述變壓器T1包括輸入線圈L1和輸出線圈L2 ;所述NM0S管Q4的源極和所述輸入線圈L1的同名端通過電容C30連接；所述NM0S管Q4的漏極接所述輸入線圈L1的非同名端；所述輸出線圈L2的同名端連接二極管D3的正極，非同名端連接二極管D7的正極；所述二極管D3的負(fù)極和所述二極管D7的負(fù)極連接，所述二極管D7上并聯(lián)有電阻R27 ;所述二極管D3的負(fù)極連接二極管D4的正極，所述二極管D7的負(fù)極連接NM0S管Q5的基極，所述NM0S管Q5的漏極連接所述輸出線圈L2的非同名端；所述NM0S管Q5的源極連接NM0S管Q6的基極，所述NM0S管Q6的漏極連接所述NM0S管Q5的漏極，所述二極管D4的負(fù)極連接所述NM0S管Q6的源極；所述二極管D4的負(fù)極連接肖特基二極管D5的負(fù)極，所述NM0S管Q6的源極連接電容C31，所述電容C31與所述肖特基二極管D5的正極連接；所述肖特基二極管D5的正極連接電阻R26的輸入端，所述電阻R26的輸出端與所述NM0S管Q6的漏極之間設(shè)有電阻R28和肖特基二極管D6，所述肖特基二極管D6的正極連接所述NM0S管Q6的漏極，所述肖特基二極管D6的負(fù)極連接所述電阻R26。其技術(shù)效果是:針對移相全橋控制芯片專門設(shè)計(jì)，將移相全橋控制芯片輸出的電平為0V到12V的移相脈寬調(diào)制信號，調(diào)制為驅(qū)電平應(yīng)為-8V到15V的移相脈寬調(diào)制信號，同時(shí)使該移相脈寬調(diào)制信號的上升沿和下降沿更加陡峭，提高了移相全橋控制芯片的輸出功率，防止移相全橋控制芯片發(fā)熱。
【附圖說明】
[0018]圖1為直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中的輸入電壓信號進(jìn)行預(yù)處理的模擬信號預(yù)處理電路的電路圖。
[0020]圖3為直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中DSP芯片的內(nèi)部模塊示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明的一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]請參閱圖1，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明:
[0023]本發(fā)明的一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)的主要作用為測量功率電路電壓信號和電流信號并向IGBT開關(guān)管發(fā)出移相脈寬調(diào)制信號。
[0024]本發(fā)明的一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)主要分為以下四大部分:模擬信號預(yù)處理模塊1，微控單元2，驅(qū)動(dòng)模塊3和輔助電源4。結(jié)構(gòu)如圖1所示:
[0025]通過傳感器測得的電壓信號或電流信號，即輸入信號不能直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，一個(gè)原因是傳感器以及傳輸線本身存在的電感會產(chǎn)生許多高頻毛刺，將直接影響采樣的精確度，另外一個(gè)原因是電平不符合，微控單元2的采樣電平通常為0到3.3V，需要電平轉(zhuǎn)換。
[0026]為了解決這兩個(gè)問題，本發(fā)明的一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)中引入了模擬信號預(yù)算理模塊1，輸入模擬信號預(yù)算理模塊1的輸入信號包括有功電流信號ip，輸入電壓信號Vin和輸出電壓信號Vout等。
[0027]以模擬信號預(yù)處理模塊1中對輸入電壓信號進(jìn)行預(yù)處理的模擬信號預(yù)處理電路為例，如圖2所示，包括位于其輸入端的電阻R2以及與電阻R2并聯(lián)，并依次串聯(lián)的電容C2和電阻R4，其中電容C2的輸入端連接電阻R2的輸入端，輸出端接地并連接電阻R4的輸入端，電阻R4的輸出端連接電阻R2的輸出端，電容C2的作用在于去除高頻噪聲。電阻R2、電阻R4和電容C2構(gòu)成去高頻噪聲電路。電阻R2的輸出端連接電阻R1的輸入端，電阻R1的作用在于轉(zhuǎn)換為3.3V的電平，起到分壓電路的作用。電阻R1的輸出端連接運(yùn)算放大器11的同相輸入端，運(yùn)算放大器11的反相輸入端與輸出端之間通過電阻R5連接，運(yùn)算放大器11的電源端連接+12V電源端，接地端接地，運(yùn)算放大器11的輸出端連接電阻R3的輸入端，電阻R3的輸出端通過電容C1接地，形成對輸入電壓信號進(jìn)行預(yù)處理的模擬信號預(yù)處理電路的輸出端。運(yùn)算放大器11構(gòu)成狀態(tài)跟隨器，運(yùn)算放大器11輸出的信號再次經(jīng)過一個(gè)由電阻R3和電容C1構(gòu)成的RC低頻濾波電路，最后輸出。
[0028]當(dāng)然，模擬信號預(yù)算理模塊1中還包括對有功電流信號進(jìn)行預(yù)處理的模擬信號預(yù)處理電路和對輸出電壓信號進(jìn)行預(yù)處理的模擬信號預(yù)處理電路。
[0029]微控單元2包括DSP芯片21和復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD) 22。DSP芯片21和復(fù)雜可編程邏輯器件22連接。
[0030]DSP芯片21包括輸入捕捉模塊211，輸出比較模塊212，串行外部設(shè)備接口模塊213，通用異步發(fā)收器214，直接存儲訪問模塊215、計(jì)時(shí)器216和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊217。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊217為10位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
[0031]輸入捕捉模塊211用于同步時(shí)鐘信號，并完成同步控制。每當(dāng)DSP芯片21的1C引腳上有捕捉事件發(fā)生時(shí)，輸入捕捉模塊211便會緩存選定時(shí)基寄存器的16位值。
[0032]輸出比較模塊212將所選時(shí)基寄存器的16位值與一個(gè)或兩個(gè)比較寄存器的值作比較，當(dāng)匹配事件發(fā)生時(shí)，根據(jù)模式產(chǎn)生中斷，并同時(shí)產(chǎn)生單個(gè)輸出脈沖或一連串輸出脈沖，即通過輸出比較來產(chǎn)生同步信號脈沖。
[0033]串行外部設(shè)備接口模塊213是一個(gè)同步串行接口，可用于與其他外部設(shè)備或者單片機(jī)，比如串行帶電可擦可編程只讀存儲器、移位寄存器、顯示驅(qū)動(dòng)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器等進(jìn)行通信，即被用來連接驅(qū)動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0034]通用異步發(fā)收器214是dsPIC33F系列DSP芯片所提供的串行I/O模塊之一。通用異步發(fā)收器214是可以和外部設(shè)備，例如，個(gè)人電腦、RS32接口或RS485接口進(jìn)行通信的全雙工異步系統(tǒng)，通用異步發(fā)收器214是使本發(fā)明的一種直流輸電串并聯(lián)轉(zhuǎn)換器用控制系統(tǒng)形成環(huán)形通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
[0035]直接存儲訪問模塊215是在外部設(shè)備和隨機(jī)存儲器之間傳輸數(shù)據(jù)的高效途徑。直接存儲訪問模塊215使用專用的總線傳輸數(shù)據(jù)，不會占用DSP芯片21的代碼執(zhí)行周期，這極大減輕了 DSP芯片21的負(fù)擔(dān)，在高速通信系統(tǒng)中，非常有用。本設(shè)計(jì)中直接存儲訪問模塊215在通用異步發(fā)收器214和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊217中均有配置。
[0036]第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊217是DSP芯片21內(nèi)嵌的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，具有最大500ksps的轉(zhuǎn)換速度，可對多達(dá)四個(gè)模擬輸入引腳進(jìn)行同時(shí)采樣用來完成模數(shù)轉(zhuǎn)換