若是作為A/D,D/A顯示等,51單片機也夠了
若是作為A/D,D/A顯示等,51單片機也夠了.DSP是很快,但性價比卻未必高.除非DSP能直接輸出PWM控制開關管,我不會用DSP的.

2407a有16路PWM輸出
包括對稱和非對稱,并由死區控制,是不是很好用,而且芯片價格在不斷下降.

PWM頻率可達多高?
2407a輸出PWM的頻率可達多高?要求PWM的分辨率達至少13位.請指教.多謝.

一般沒問題
cpu時鐘頻率可以達到40M,在此基礎上變成實現.最大pwm分辨率為16位.

計算一下
時鐘頻率40000000,分辨率65536,40000000/65536=610,
即使是12位分辨率,40000000/4096=9765,老兄是不是拿我開玩笑?有這樣低頻率的開關電源嗎?

pwm輸出能直接用于驅動igbt嗎?
你的16路輸出相互隔離了嗎?能直接用于驅動igbt嗎?謝謝!

的確有必要
2407A的資料你有嗎?CLOCK 40M?指令周期是多少?

輸出不隔離,需要自己加隔離.
輸出不隔離,需要自己加隔離.

看需求
2407芯片的驅動頻率用在開關電源上最大也就十幾K,不一定合適,它最主要的用途是用來做變頻器及驅動電機,頻率不是很高的場合.

完全正確
我在前面所說的正是這個意見.DSP單片機無法產生足夠高頻率的PWM控制波.

我也這樣認為.
我有用EMC的CPU做車載INVERTER.開關頻率40KHZ.

dsp電源
現在高檔電源如UPS,逆變器,變頻器,等很多
使用dsp,沒必要再討論可不可行了吧.

行是肯定的.
用于INVERTER,UPS,等電源內是比較好,成本不高,但用于一般AC-DC單端電路內成本應該有點高.

PWM控制的分辨率
您發的EMC單片機資料我仔細讀過之后,大概把您PWM頻率達到40kHz是怎么做的搞明白了.您的晶體頻率為20MHz,1個機器周期是2個時鐘周期,計數器的輸入頻率就是
10MHz.計數器是8位的,最大計數值256,那么10000000/256=39062.5,近似40kHz.
該單片機計數器的輸入時鐘達10MHz,在單片機中是比較高的.
但我還想指出:8位PWM控制未免有些粗糙,至少要10位,最好能有12位以上.各種單片機都有不同指令,各指令執行時間不同,可能是1個機器周期,也可能是2個或更多.而CPU必須執行完當前指令才能進入中斷.所有CPU都不止一個中斷,當CPU執行到修改中斷寄存器等指令時,必須再執行一條指令才能進入中斷,這就造成了誤差.
另外,用單片機控制電源并不是輸出PWM波就行,單片機還要進行電源輸出電壓的測量,與基準值進行比較,過流或過壓時要強制關斷,這里有不少計算工作,而我感覺該單片機的計算能力不夠,也不容易與外圍芯片如A/D等接口.
解決的方法之一是硬件實現PWM,我曾設計一個電路,用可預置高速計數器芯片,試驗的結果,不能用紋波計數器,必須用同步計數器.確實做到了高分辨率(12位)同時速度也夠用.但電路較復雜,成本也高,還不如用傳統的模擬脈寬芯片.
不知您對此問題有何高見,希望您能多多指點.

RE
我并不是說DSP不可行,我說的是單片機控制電源無法直接產生PWM波.用單片機控制電源當然可行,用較老的型號系列如MCS51就可以,用高性能的DSP當然更可以.問題是成本上合適不合適,也就是性價比如何.其次是如何控制,是直接控制PWM,還是間接控制,哪種比較好(成本低,容易實現).

RE
要輸出40KHZ的PWM就只能用計數器嗎?可以用軟件延遲.其實頻率不用20M用8M就夠,再高的話50HZ就難做.PWM控制的分辨率有必要用10位嗎(但我不清楚10位是什么概念,是一個PWM可分為1024還是10)?我認為能分成20就夠.其實電壓檢測是不用A/D轉換器(除非要求精度很高)也可以做電源,溫度,過壓,短路,反饋的檢測.

Re:zhangchuan
10位分辨率就是PWM波寬度分成1024份.
能分成20就夠,那么假定網電源電壓(交流標稱220V)下降了2%或者3%,脈沖寬度如何改變?或者說改變不改變?要改變的話,輸出電壓就要上升5%,怎么保證輸出電壓的精度?
分成20份也不是完全不能工作.有這樣的工作方式:檢測到輸出電壓大于某值就減少脈寬,當然減少就會使輸出電壓減少過頭,但由于存在濾波電路,下降不是立即完成的,有一段下降時間,當檢測到輸出電壓大于某值時,又增加脈寬,輸出電壓又開始上升.自動控制中,這種方式稱為振蕩工作方式,例如電冰箱控溫就是這樣的.但輸出電壓必定帶有振蕩的紋波成分,負載是否允許這樣的紋波,可能要求高的時候不允許.此紋波可以在輸出端再加濾波電路去掉,但成本增加,電源的動態特性變差.如果不允許帶有紋波,也不允許增加濾波電路,分成20份就不行.
用軟件延時肯定不可行.單片機如果用軟件延時就無法做其它工作,也就無法進行控制了.
以上看法,不知zhangchuan兄以為如何?或者有什么更好的解決方法?請指教.

RE
分辨率為10份的PWM用于AC/DC電路可能會有輸出電壓震蕩的現象,但用于DC/AC的INVERTER電路應該是問題不大.請問在INVERTER電路中用計數器延遲40KHZ的PWM脈沖(用于推挽電路,有兩組PWM輸出,脈沖相互反相有5%的死區)那50HZ的PWM輸出又用什么方式延遲?而EM78156只有一個計數器,如果這樣一來就無法分配.我的想法是:40KHZ用軟件延遲,50HZ用計數器延遲.40KHZ工作于PWM調寬狀態又可以工作于跳周期狀態.在PWM無法調整時(輕載時)便轉換到跳周期.檢測時間可以間隔幾毫秒檢測一次.

Re:zhangchuan
我沒有注意到你們是做inverter,仔細想一下,如果是inverter,確實可行,不必用硬件計數器,只要用片內8位計數器就夠.因為inverter不是輸出很穩定的直流,分成20份的確夠了.
控制50Hz這樣的長時間,我是利用定時器中斷,每次中斷令一個存儲器加一,到指定時間執行有關例程.
但我要做的是直流輸出,穩定度的要求相當高,寬范圍輸入,寬范圍可調整輸出,用單片機直接控制PWM看來是辦不到.
不過我們討論的問題離發起的主題遠了,以后有機會還要多請教!

請問:
做電源時,變壓器有抽頭,這個大家都明白;DSP中濾波器抽頭是什么意思?

用2812啦,運算速度150MPS,32位字長,12位AD.采樣、控制應該夠用了.

上面說的還只是一般情況.其實去看看電源的控制到輸出特性就知道了.并不是線性的.舉個例子來說,當電流連續與不連續的臨界時,負載略增加很多,可是賣寬卻只需要增加一點點.這個一點點的增量必須在PWM的分辨率上體現出來.這個就是控制粒度問題.當然了,也可以采用頻率抖動的做法.不過我目前的實驗感覺上是徒然增加功耗和設計難度.實際的控制效果并不十分明顯.當然最近也在考慮方案.另,剛從SL那里買來16M的AVR,可以達到16M的頻率.9位分辨率下,PWM頻率可在32K.很不錯.正在調試.

Why must 13bits.
Assume we design 12V output.Think about use 7bits(315kHz).
the first,The main point is output filter(LC) frequency is much lower than that.
the second,12V/256<50mV(7bits is 128),we can set error limit,
if D=69.5, make dsp run at 69 70 69 70,so use 7bits and get 8bits
preformance

基于DSPS控制的全數字UPS逆變器設計
言超 吳燮華  
  
  
摘  要: 功率變環器的數字化實時控制是電力電子技術的一個重要發展方向.提出了一種新型的基于電感電流模式的雙環數字控制器,給出了詳細的設計過程,仿真和實驗結果驗證了數字控制器設計的正確性.
  
  
關鍵詞: 數字控制;電感電流模式;雙環控制
  
  
正文:
1  引言
  隨著信息處理技術的不斷發展,尤其是計算機的廣泛應用和INTERNET的迅猛發展,供電系統的可靠性要求越來越高,因此對不間斷電源(UPS)技術指標的要求也越來越高.UPS的核心部分是一個恒頻恒壓逆變器,由于傳統模擬控制需要使用大量的分離元器件,老化和紋漂嚴重影響了系統的長期穩定性.基于DSP的數字控制技術能大大改善產品的一致性,同時增加了控制的柔性,提高了整個系統的穩定性和可靠性.本文主要提出了一種數字控制的UPS逆變器結構,詳細論述了控制系統的參數設計.
2  系統結構
  圖1是本文提出的數字控制UPS逆變器的結構框圖.主要電路采用了全橋結構,控制電路是以TI公司的電機控制專用DSP芯片TMS320F240為核心的全數字控制器.Lf和Cf為逆變器的輸出濾波電感和濾波電容,rL和rC分別為濾波元件的串聯寄生電阻.考慮到控制的精確性和產品的成本,控制系統采用了電阻取樣,主功率電路和控制電路共地的系統控制方法.










Rs1和Rs2為輸出電壓取樣電阻,Rc為電感電流取樣電阻.電壓和電流取樣信號通過采樣網絡,輸入到DSP的A/D轉換口.DSP的PWM模塊輸出4路PWM信號經過驅動電路之后驅動4個IGBT管.
3  控制系統設計
3.1數字雙環控制器結構
  逆變器的控制有許多方案,本文的UPS逆變器采用了電感電流模式的數字雙環PI控制方法,具體的逆變器數字控制框圖如圖2所示.









圖中的虛線框內部分為逆變器的主電路,Vref為儲存在DSP程序空間內的正弦波數據表,VAB為逆變橋兩橋臂中點間的電壓.為了抑制反饋量中的高頻噪聲,提高采樣的精確性,反饋通道中增加了阻容低通濾波器.電壓誤差信號經過數字PI調節之后的輸出作為電流環的指令,電流誤差信號再經過比例調節得到電流環輸出.電流環輸出與定時器產生的三角波比較后得到的四路門極脈沖.
3.2  電流環和電壓環參數設計
   圖3為簡化的電流內環框圖,Zoh為零階保持環節,他的S域傳遞函數為:








  其中Ts為采樣周期.









本文設計的電壓和電流采用周期均為50μs.電流環的開環脈沖傳遞函數為:








(忽略了電感的串聯電阻RL),它得閉環傳遞函數的特征方程為:









根據無差拍控制原理,令特征根為0,得到Kc=L/Ts.
  圖4為簡化的電壓外環控制框圖.其中








為電壓外環數字PI控制器脈沖傳遞函數的一般形式,K1-K2= K1Ts, K1為積分系數.









由于上面設計的電流內環的跟蹤速度遠快于電壓外環,在設計電壓外環時,作如下合理的簡化;設電感電流已經能夠跟蹤指令電流,這樣可以假設電流內環為一個單位比例環節1,從而得到電壓外環的開環脈沖傳遞函數為:








(忽略了電容的串聯電阻Rc),其閉環傳遞函數的特征方程為:








同樣根據無差拍控制原理,令特征根為0,得到K2=C/ Ts, K1可以為任意常數.根據K1和K2的關系并結合仿真的方法可以確定K1.
  在上面的控制參數設計過程中,均采用了單位反饋的簡化方框圖,實際線路的反饋通道上肯定會有比例環節,因此在上述設計的基礎上,還要根據實際的反饋比例變環控制方框圖,得到最終的控制環節參數.
3.  采樣控制時序設計
  圖5示本文提出的一種采樣控制時序示意圖.T0-T4為一個開關周期,由于采用了倍頻單極性的正弦波脈寬調制方法,輸出濾波電感的脈動頻率是開關頻率的兩倍,這樣可以縮小濾波元件的體積.在定時器周期中斷的T1時刻,同時啟動兩路A/D轉換器,進行電壓和電流反饋量的采樣,T2時刻A/D轉換結束,立即進行雙環控制算法的執行直至T3時刻.在定時器下溢中斷的T4時刻,將計算所的得比較值CMPRX載入.顯然,在這種采樣控制方法中,控制點相對于采樣點只延時了半個開關周期,比許多文獻報到的延時一個開關周期的采樣控制方法,控制的實時性得到的很大的提高,仿真和實驗都驗證了這一點.









4  仿真和實驗結果
  表1列出了本文提出的數字控制逆變器的一些主要參數.









  在進行實際的實驗之前,先用MATLAB的SIMULINK工具箱對UPS逆變器系統進行了仿真研究,圖6位負載切換時的輸出電壓和負載電流的仿真波形.


















  圖7(A)為滿載3KVA下輸出電壓和電感電流的穩態實驗波形,用LEM公司的鉗形表HEME ANALYST 2060測得:THD=1.4%,實驗數據表明控制系統具有很好的穩態特性.
5  結束語
  相對于模擬控制技術,基于DSP的全數字控制技術大大簡化了控制電路的設計,增加了控制的靈活性.同時采用了數字無差怕控制技術和延時半個開關周期的采樣控制方法,逆變器的動態特性大大改善.仿真和實驗均驗證了這種基于DSP的全數字控制方案的先進性和實用性.

我希望控制輸出到滿輸出的0.1%,那就是大約10bit.再加上楚天(參見下面)所說的控制曲線并非線性(以前我甚至發現過控制曲線非單調的現象),所以至少要12bit.

Good point. Thanks!
But, the first,think future,IC designer will separate chip frequency and PWM counter(higher than chip frequency).One year later, we will see the release part.
the Secondary, find what we have now.DC/DC converter, input range is from 35V to 75V, 12V output. DSP have 7PWM, so, we can use buck and boost(this topology is realy good, half brick 12V/30A, from 50% to 100% load efficency over 95%).
35V to 54V work on Boost mode, 54V to 75 work on Buck mode.
run 8 bits. error is 80mV(if you want, I can calculate for you).
it +_40mV(<0.5%, but still bigger than0.1%), general,I think it good enough.
the third, if use FET replace of Diode, Unit always work on CCM
(continue mode).
the fourth, PWM accuracy is different with feedback accuracy, can make feedback accuracy at 10 bits. then made system stable.

I think we should open a new window and talk this.

楚天兄:
你好.看到你在調試AVR,想請你多多指教.我也用AVR單片機做開關電源,現在剛剛起步.用的是Atmega16L單片機,要輸出直流60V/1800W(可調).頻率到沒什么要求.你能就單片機直接輸出PWM的原理予以指導嗎?我主電路是半橋逆變電路.怎么也想不明白兩路波怎么產生的.由于是新手,所以問的很簡單,請指教,謝了.wyuqin@163.com

我完全相信,不久的將來就會有這樣的芯片.不過,價格是另一個問題.
我要做的電源之所以要這樣高的精度,是客戶的要求.客戶要求3000V最大輸出,控制步長和分辨率為1V.最大輸出時顯示跳動1個字,就說你的電源不穩定.可笑的是:用指針表作輸出指示的電源他認為穩定,因為看不出指針跳動.
沒有辦法,我已決定用線性電源作輸出,線性電源我確實做到了0.05%的負載穩定性.

唉,看不懂啊,是用英語寫的帖子嗎?

上班,不好寫中文.
DSP 控制開關電源是個好的方向.如果早入手,可以發現許多東西值得專利保護.另外,另外,DSP價格 2$左右,并不貴(pwm clock 80MHz).
供應商有:motorola(best performence/price),
Ti(best 開發環境)
microchip