应用于电流变技术的可控数字化高压电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种应用于电流变技术的可控数字化高压电源，该电源的主电路结构包括输入整流滤波电路、ＢＵＣＫ预稳压电路、半桥逆变升压电路、输出整流滤波电路。电源的数字控制部分选用微芯公司生产的具有ＤＳＰ功能的高级单片机ｄｓＰＩＣ３０Ｆ３０１１作为控制核心。本电源采用数字控制电路减少了外围元器件数量，减小了不稳定因素，系统具有较好的鲁棒性。电源的处理器ｄｓＰＩＣ３０Ｆ３０１１采用ＰＩＤ控制算法提高了电源精度。电源采用ＲＳ２３２与ＰＣ机通信，用户可以很方便的在电脑上读取电压等参数。电源电压根据键盘输入信号的改变可调节，电压的调节具有可逆性和连续性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用于电流变技术的可控数字化高压电源。技术背景清华大学研制的一款微型数控高压电源(见文献董玉振，金德闻，唐锡宽，张济川.微型数控高压电源的研究.高电压技术，1994年12月第20巻第4期.)，其特点如下电源由单 片机程序控制，以小型蓄电池为能源，提供最高达2000V的电压输出，采用两个高频升压变 压器升压，每个变压器的升压比为30,通过外界控制变量变化，经AD转换传入单片机，再 由单片机经DA 口输出一模拟电压，最后经功率放大和高频开关变换电路成为高频矩形脉动电 压加于高频变压器的初级线圏，升压得到所需幅值的矩形脉冲，再经整流滤波得到所需电压。 电源开环控制，推挽式逆变，功率很小，为0.5W。西北工业大学研制的一款微型数控高压电源(见文献杨俊刚.电流变颗粒相介电性能 测试方法与微型高压电源制作.西北工业大学硕士论文.P46-54.)，其特点如下以压电高压 发生器作为升压器，以6F电池供电，大大减小了电源的体积，通过可变电阻器对高压发生 器输入端电压进行连续调节控制，以得到输出连续变化的高电压，电路开环控制，最大输出 功率l,，输出电压0 10A:F。北理工大学研制的一款高压电源(见文献谢峰.电流变减振器及其悬架控制系统研究. 北京理工大学硕士学位论文,2003年.P52 55.),其特点如下电路采用单端反激式DC-DC 逆变，以电视机的一体化输出变压器作为升压变压器，利用三端稳压器调节变压器输入端电 压，从而得到所需的输出电压，系统开环控制，最高输出电压狄F。湘潭大学研制的一款数控高压电源(见文献刘奇元，朱石沙，王启新,魏克湘，张建春. 一种基于技术的数控高压源设计.湘潭大学自然科学学报，2004年3月第26巻第1期.)，其 特点如下电源由单片机控制，输出0 5V的模拟电压，再通过脉宽调节专用芯片SG3524来 调节尸『M信号，控制单端反激电路的占空比时间，实现对输出电压的调整，釆用电视机的 一体化行输出变压作为升压变压器，调整匝数比位1000，系统闭环控制，输出电压0 3900K 。广东茂名学院研制的是一款大范围自动调压的直流高压电源(见文献王安民，栗建新， 黄崇林.大范围自动调压直流脉冲电源的研究.电力电子技术，2004年2月第38巻第1期.)， 其特点如下主要应用在电流变液阻尼减振数控机床上，电路采用两级变换结构，前级通过 单片机输出一定的模拟电压来控制脉宽调制专用芯片SG3524的尸『M输出，实现对升压变压 器输入电压的调节，第二级采用单端反激式结构进行DC-DC逆变，系统闭环控制，最大输 出电压20A:r，最大输出电流5附j，最大输出功率达到了 100『。浙江大学研制的电流变用可控高压电源(见文献许沧粟，郾光明.电流变用可控高 压电源.申请专利号200410018587.5),由两路直流电压供电电路、集成脉宽调制器与继电 器组成的振荡和保护电路、逆变主电路和输出高压电的倍压整流电路组成。能够按照外部控 制信号的改变适时地响应，提供所需电压，且在电压调节过程中具有可逆性和连续性,输出电 压0 50/tr，输出电流0: 1"。从现有已公开发表或公开使用的技术的情况来看，应用于电流变技术的电源的控制方法 还需改进。上述电源基本上采用模拟控制，虽然其中一些电源系统说明利用了数字控制方法， 但是在这些结构里，主功率电路的闭环控制和故障保护都由模拟电路实现，单片机负责电路 参数和故障信号的采集，并将这些数据传到外界，同时接收外界的命令和数据，单片机没有 用于生成功率开关管所需的驱动信号的和实现相关控制算法，并不直接参与主电路的控制。因此，这些电源只能称为"数字辅助"产品，电源的主电路控制还是传统意义上的模拟控制。 电源传统的模拟控制存在一些缺点(l)模拟控制电路由于使用大量的元器件而需要很大 空间，这些元器件本身的参数还会随着使用时间、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。(2)模拟控制环路是面向一个定义范围狭窄的特定负 载。模拟控制的控制响应特性是由分立元器件的参数决定的，因此无法为所有电源值或负载 点提供最优化的控制响应。如果负载变化范围宽，则很难在负载的整个变化范围内调整模拟环路。(3)模拟控制电路不易引入相关控制算法，不利于电源精度的提高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种应用于电流变技术的可控数字化高压电源，该电源采用 数字控制电路克服了传统模拟控制电路占用空间大、系统稳定性差和响应能力差等缺点从而 确保提高高压电源的性能。本技术采用如下设计方案该电源由主电路结构和电源的数字控制结构两部分组成， 所述的主电路结构包括输入整流滤波电路、BUCK预稳压电路、半桥逆变升压电路、输出整流 滤波电路，输入的交流电源经整流滤波电路输入BUCK预稳压电路又经过半桥逆变升压电路、 输出整流滤波电路输出高压；电源的数字控制部分包括单片机dsPIC30F3011和键盘输入电 路、LCD液晶显示电路、PC机通讯接口、过压保护电路、驱动隔离模块、输出电压反馈电路， 键盘输入电路连接到单片机的输入端，LCD液晶显示电路连接到单片机的输出端，单片机的 通讯接口通过RS232与PC机相连接，单片机的输出连接到驱动隔离模块的输入端，驱动隔离 模块的输出端又连接到BUCK预稳压电路和半桥逆变升压电路。本技术由主电路结构和电源的数字控制结构两部分组成。电源的主电路结构包括输 入整流滤波电路、BUCK预稳压电路、半桥逆变升压电路、输出整流滤波电路。电源主电路采 用两级结构，第一级结构是通过BUCK电路将输入的220V市电进行降压稳压，并可以较大范 围的调压；第二级通过半桥电路逆变升压。采用二级变换结构可以取得较高的稳压精度，调 压性能也较好。电源的数字控制部分选用微芯公司生产的具有DSP功能的高级单片机 dsPIC30F3011作为控制核心，主要完成键盘输入，LCD液晶显示，调节控制主电路电压，与 PC机通讯，过压保护等功能。其显著优点 一是电源的数字控制部分选用微芯公司生产的具 有DSP功能的高级单片机dsPIC30F3011作为控制核心，并采用PID控制算法故能大大提高电 源精度；二是采用RS232与PC机通信,使用户可以很方便的在电脑上读取电压等参数。三是 电源电压根据键盘输入信号的改变可调节，电压的调节具有可逆性和连续性。以下结合附图及实施例对本技术予以具体描述。附图说明图1是本技术电路总体结构框图。图2是本技术的输入整流滤波电路及BUCK预稳压电路图。 图3是本技术的半桥逆变升压电路及输出整流滤波电路图。图4是本技术电源的数字控制部分电路图。图5是本技术辅助电源部分的电路图。具体实施方式本技术是这样构成的该电源由主电路结构和电源的数字控制结构两部分组成，所述的主电路结构包括输入整流滤波电路、BUCK预稳压电路、半桥逆变升压电路、输出整流滤 波电路，输入的交流电源经整流滤波电路输入BUCK预稳压电路又经过半桥逆变升压电路、输 出整流滤波电路输出高压；电源的数字控制部分包括单片机dsPIC30F3011和键盘输入电路、 LCD液晶显示电路、PC机通讯接口、过压保护电路、驱动隔离模块、输出电压反馈电路，键4 盘输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于电流变技术的可控数字化高压电源，其特征在于：该电源由主电路结构和电源的数字控制结构两部分组成，所述的主电路结构包括输入整流滤波电路、ＢＵＣＫ预稳压电路、半桥逆变升压电路、输出整流滤波电路，输入的交流电源经整流滤波电路输入ＢＵＣＫ预稳压电路又经过半桥逆变升压电路、输出整流滤波电路输出高压；电源的数字控制部分包括单片机ｄｓＰＩＣ３０Ｆ３０１１和键盘输入电路、ＬＣＤ液晶显示电路、ＰＣ机通讯接口、过压保护电路、驱动隔离模块、输出电压反馈电路，键盘输入电路连接到单片机的输入端，ＬＣＤ液晶显示电路连接到单片机的输出端，单片机的通讯接口通过ＲＳ２３２与ＰＣ机相连接，单片机的输出连接到驱动隔离模块的输入端，驱动隔离模块的输出端又连接到ＢＵＣＫ预稳压电路和半桥逆变升压电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑梅，邹小勇，许乔丹，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：实用新型
国别省市：35[中国|福建]