一種基于FPGA控制的高精度高壓電源制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，主電路采用LC串聯諧振恒流全橋逆變的方式，主電路包括交流點源，以及依次與其串聯的濾波器、軟啟動器、整流器、逆變器、升壓器、輸出端。采用FPGA產生的PWM信號驅動IGBT實現全橋逆變可以控制開關頻率恒定，輸出近似等于正弦波，諧波分量少，瞬變和干擾小，系統工作穩定性可靠性高。由于諧振阻抗恒定，當輸入電壓恒定時其諧振電流恒定，負載阻抗的影響較小，故有恒流充電特性，采用閉環控制可以實現完全恒流。完全恒流。完全恒流。

【技術實現步驟摘要】
一種基于FPGA控制的高精度高壓電源


[0001]本技術涉及高壓電源
，特別是一種基于FPGA控制的高精度高壓電源。

技術介紹

[0002]現有的高壓恒流源多采用LC串聯諧振半橋逆變的方式實現功率轉換，控制采用模擬芯片TL494驅動IGBT。電源工作流程為：市電
→
整流
→
濾波
→
半橋逆變
→
升壓
→
整流；現有技術存在以下問題：1.半橋逆變導致初始電源工作頻率很高，諧振電流峰值較大，會對后級電路器件形成影響；2.模擬芯片控制會有溫漂，會影響驅動頻率，調試繁瑣，電源一致性差；3.電源閉環及精度控制不夠靈活。針對這些技術問題，本申請方案提供了一種基于FPGA控制的高精度高壓電源。

技術實現思路

[0003]本技術要解決的技術問題是提供了一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，解決電源起振階段峰值電流過大導致后級電路器件不穩定，易損壞；解決電源精度控制及電源閉環靈活控制問題；解決電源實際工作產生的溫升及噪聲干擾導致控制電路的不穩定問題。
[0004]為了解決上訴技術問題，本技術采用如下技術方案：
[0005]主電路采用LC串聯諧振恒流全橋逆變的方式，主電路包括交流電源，以及依次與其串聯的濾波器、軟啟動器、整流器、逆變器、升壓器、輸出端。
[0006]上述的一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，其中：主電路采用FPGA控制器采樣電路信號實現電源閉環控制，FPGA控制器一側與輸出端連接，另一側與逆變器連接。
[0007]上述的一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，其中：主電路采用模擬電路采樣母線電壓，實現電路軟起動保護功能；采用模擬電路采樣電源輸出電壓電流，實現實時監測功能；模擬采樣控制電路與FPGA控制器、軟啟動器連接。
[0008]上述的一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，其中：主電路輸出采用多級全橋整流的方式實現低紋波直流輸出。
[0009]上述的一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，其中：主電路的多電源并機，采用PLC實現工業控制。
[0010]與現有技術相比，本技術的有益效果是：
[0011]1.采用FPGA產生的PWM信號驅動IGBT實現全橋逆變可以控制開關頻率恒定，輸出近似等于正弦波，諧波分量少，瞬變和干擾小，系統工作穩定性可靠性高。
[0012]2.由于諧振阻抗恒定，當輸入電壓恒定時其諧振電流恒定，負載阻抗的影響較小，故有恒流充電特性，采用閉環控制可以實現完全恒流。
[0013]3.開關管可做到在零電流下開關，屬軟開關狀態，其損耗小、效率高、易實現高頻率、小體積、輕重量的高比能電源，其運行費低且經濟實用。
[0014]4.可操作性強，適合于重復頻率變化較大，能量需求量變化較大，控制保護靈活等各種使用場合，有望做成智能化的功率處理裝置。
[0015]5.負載電容的充電電壓增量由負載電容(折算變壓器初級的值)和諧振電容共同決定，要控制輸出電壓精度可以很方便地通過改變諧振電容與負載電容的比值來得到。
附圖說明
[0016]圖1為主電路拓撲的示意圖。
[0017]圖2為串聯諧振充電電源波形的示意圖。
[0018]圖3為實施例1的示意圖。
具體實施方式
[0019]下面將結合實施例對本技術的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本技術，而不應視為限制本技術的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。
[0020]主電路采用LC串聯諧振恒流全橋逆變的方式；采用FPGA控制產生PWM驅動信號控制全橋逆變開關IGBT，該驅動信號為異步驅動方式；采用FPGA采樣電路信號實現電源閉環控制；采用模擬電路采樣母線電壓，實現電路軟起動保護功能；采用模擬電路采樣電源輸出電壓電流，實現實時監測功能；輸出采用多級全橋整流的方式實現低紋波直流輸出；多電源并機采用PLC實現工業控制。
[0021]實施流程圖如附圖3所示，具體實施方案如下
[0022]1：將380V交流電1通過導線與濾波器件2相連；
[0023]2：將濾波器件2通過導線與整流器件4連接；
[0024]3：濾波器件2和整流器件4的工作過程中通過模擬采樣控制電路10采集電壓反饋給FPGA控制器11，FPGA控制器11與PLC控制器12通訊讀取采集數值，PLC控制器12下達指令實現軟起動控制；
[0025]4：整流器4與濾波器5通過導線連接；
[0026]5：濾波器5與逆變器6通過銅排連接；
[0027]6：逆變器6的工作由FPGA控制器11產生PWM信號控制；
[0028]7：逆變器6與升壓器7通過絲包線連接；
[0029]8：升壓器7與整流器8通過整流組件連接
[0030]9：整流器8與輸出端9通過高壓電纜輸出
[0031]10：FPGA控制器11與輸出端9通過排線采集輸出信號反饋給PLC控制器12，PLC控制器12讀取FPGA控制器11的狀態信息實現整體閉環控制。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，其特征在于，主電路采用LC串聯諧振恒流全橋逆變的方式，主電路包括交流電源，以及依次與其串聯的濾波器、軟啟動器、整流器、逆變器、升壓器、輸出端。2.如權利要求1所述的一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，其特征在于：主電路采用FPGA控制器采樣電路信號實現電源閉環控制，FPGA控制器一側與輸出端連接，另一側與逆變器連接。3. 如權利要求2所述的一種基于FPGA控制的高精度高壓電源，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃敬松，高寧，梅偉強，王裕文，瞿靖東，何智齋，蔡夢平，
申請(專利權)人：上海高鷹科技有限公司，
類型：新型
國別省市：