高性能單片機(jī)在航空測(cè)試交流電源研發(fā)中的應(yīng)用,航天工程論文

高性能單片機(jī)在航空測(cè)試交流電源研發(fā)中的應(yīng)用,航天工程論文航空領(lǐng)域的迅速發(fā)展對(duì)其測(cè)試系統(tǒng)也提出更高層次的要求，傳統(tǒng)的以人工控制為主的航空測(cè)試用溝通電源已難以知足航空測(cè)試系統(tǒng)高精度測(cè)試的新要求。因而，文章將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)至具有高穩(wěn)定性和較高性能的單片機(jī)方面，以構(gòu)建軟件的方式使得SPWM脈沖寬度調(diào)試的控制波予以生成，進(jìn)而降低逆變器輸出的波形畸變率，從整體上提高溝通電源運(yùn)行的穩(wěn)定性，詳細(xì)研究內(nèi)容如下。1系統(tǒng)構(gòu)造1.1航空測(cè)試溝通電源簡介航空測(cè)試用溝通電源是能夠?yàn)楹娇諟y(cè)試系統(tǒng)在地面進(jìn)行設(shè)備調(diào)試與測(cè)試時(shí)提供可調(diào)節(jié)的115V/400Hz的高精度溝通電的專用電源，其主要被應(yīng)用在航空溝通測(cè)試系統(tǒng)用電設(shè)備中，通過為系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行提供高精度的電流，進(jìn)而確保各類航空設(shè)備能夠在相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境中測(cè)試[1].1.2系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)主要由整流器、DC/DC直流降壓電路、DC/AC逆變電路、隔離驅(qū)動(dòng)器以及單片機(jī)〔P87LPCC768〕和UC3846芯片共同構(gòu)成。當(dāng)220V的溝通電經(jīng)過整流濾波后，將300V大小的高壓直流電予以輸出，并使其經(jīng)過直流降壓電路進(jìn)行降壓，由此得到160V的標(biāo)準(zhǔn)高壓直流電。隨后，將此高壓直流電利用單片機(jī)控制的逆變橋進(jìn)行逆變，使其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為115V/400Hz的溝通電壓輸出，此溝通電壓輸出則為航空測(cè)試用電源輸出。在這里經(jīng)過中，單片機(jī)對(duì)整個(gè)電路的構(gòu)成與工作經(jīng)過施行監(jiān)控，以確保航空測(cè)試用溝通電源得以正常、持續(xù)工作[2].1.3DC/DC直流降壓電路由上文可知，規(guī)格為220V/50Hz的溝通電在進(jìn)行整流后，轉(zhuǎn)變成的直流電壓可到達(dá)300V,因而，為了確保航空使用溝通電源115V/400Hz的溝通輸出，須將生成的300V高壓直流電進(jìn)行降壓，使其到達(dá)規(guī)格為160V的直流電，進(jìn)而確保電源輸出需要。實(shí)現(xiàn)方式方法可使用推挽變換器，在將開關(guān)管數(shù)量減至原有全橋方式一半的同時(shí)使得整流后的直流電壓利用率提升至原有全橋方式的一倍。詳細(xì)操作如下：利用UC3846電流型控制芯片對(duì)直流降壓電路進(jìn)行控制，使得推挽變換器在工作經(jīng)過中產(chǎn)生的磁偏能夠以周期的形式被抑制，進(jìn)而令主開關(guān)管的電流峰值設(shè)置愈加方便，同時(shí)，促使電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)愈加靈敏。對(duì)UC3846進(jìn)行分析可知，其是一類基于雙端輸出的電流控制集成芯片，其在電源設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)為具有較少的外界元器件且具有較為簡單的外電路裝配。UC3846芯片的控制閉合電路有二部分，其一為輸出電壓反應(yīng)的誤差放大器，主要功能是與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比照，并生成誤差電壓，其二為電感內(nèi)電流在反應(yīng)電阻中所產(chǎn)生的電壓同誤差電壓做出比照后而產(chǎn)生的調(diào)制脈沖寬度?？紤]到峰值電感電流實(shí)際上是由誤差信號(hào)控制的，故將UC3846芯片及其外接元件共同組成電流型脈沖寬度調(diào)制器。因而，只需對(duì)UC3846芯片的外接元件進(jìn)行設(shè)定，進(jìn)而確保主電路工作頻率到達(dá)航空測(cè)試要求的50kHz[3].1.4DC/AC逆變電路選取規(guī)格為115V/400Hz的全橋逆變正弦波輸出電路作為本次基于單片機(jī)控制的航空測(cè)試用溝通電源的DC/AC逆變電路。逆變橋的穩(wěn)定電壓主要由DC/DC直流降壓電路的輸出電容來提供，所設(shè)計(jì)的逆變橋電路主要由VM3-VM6構(gòu)成，其調(diào)制方式為雙極性，而單片機(jī)產(chǎn)生的SPWM互補(bǔ)脈沖則經(jīng)過硬件延時(shí)互鎖隔離電路加載至HCPL3120,即隔離驅(qū)動(dòng)光耦的輸入端，光耦電源則主要由主變壓器線圈所引出的輔助繞組予以提供。在驅(qū)動(dòng)電流方面，考慮到電路的驅(qū)動(dòng)電流是由光耦脈沖輸出的門極所提供的，因而，為了避免輸出門極間互相影響而產(chǎn)生的橋臂直通使電路出現(xiàn)短路，應(yīng)在相互互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)脈沖間設(shè)置時(shí)長約為2us的死區(qū)時(shí)間，同時(shí)，對(duì)于安全工作的死區(qū)時(shí)間則以硬件互鎖和軟件編程兩種方式進(jìn)行設(shè)定。2逆變控制信號(hào)生成利用P87LPC768單片機(jī)對(duì)文章設(shè)計(jì)的航空測(cè)試溝通電源進(jìn)行控制，對(duì)該單片機(jī)進(jìn)行分析可知，其以加速處理器構(gòu)造為主，在原有的80C5I標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上使得指令執(zhí)行速度提升原來的2倍。一般情況下，一個(gè)機(jī)器周期大都由6個(gè)振蕩周期共同構(gòu)成，而對(duì)于多數(shù)指令而言，其執(zhí)行時(shí)間通常為6或12個(gè)振蕩周期，即2個(gè)或4個(gè)機(jī)器周期，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定時(shí)器、精到準(zhǔn)確模擬量比擬器和A/D轉(zhuǎn)換器與PWM的輸出等相關(guān)功能。還需講明的是，由于P87LPC768單片機(jī)的引腳個(gè)數(shù)為20個(gè)，而無論是輸出口還是輸入口，其大都是能夠被重復(fù)利用的，因而，在進(jìn)行航空測(cè)試電源設(shè)計(jì)經(jīng)過中，應(yīng)由特殊功能托存器完成其所對(duì)應(yīng)的管腳功能。本次設(shè)計(jì)的航空測(cè)試用溝通電源中，利用單片機(jī)提供的PWM輸出口將SPWM的驅(qū)動(dòng)脈沖予以輸出，而后，在借助A/D轉(zhuǎn)換接口、過載和輸入電壓進(jìn)行采樣，最終實(shí)現(xiàn)電路的保衛(wèi)。華而不實(shí)，SPWM脈沖波的生成應(yīng)以查表法獲得，同時(shí)，以調(diào)制波和三角波對(duì)稱規(guī)則計(jì)算正弦波半周期的單個(gè)SPWM波脈寬，并以此為根據(jù)，制定出SPWM脈沖寬度表，將其存儲(chǔ)至單片機(jī)程序存儲(chǔ)器中。在系統(tǒng)初始化后，便進(jìn)入脈沖寬度表的自動(dòng)查詢流程，并從PWM口將當(dāng)下電流輸出所需的脈沖寬度予以輸出，最后，經(jīng)過硬件互鎖隔離電路獲取逆變橋開關(guān)驅(qū)動(dòng)脈沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變橋的驅(qū)動(dòng)。3實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析利用文章的設(shè)計(jì)方案對(duì)飛機(jī)的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行供電前，首先進(jìn)行了純電阻、純電容以及電感實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行電容與電感實(shí)驗(yàn)時(shí)，將測(cè)試系統(tǒng)負(fù)載功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)整〔調(diào)至0.7〕，并將溝通直流輸入電壓分別設(shè)定為220V和160V,以雙極性調(diào)制的方式方法對(duì)電路逆變橋進(jìn)行調(diào)制，并將載波頻率和調(diào)制波頻率分別設(shè)置為10kHz和400Hz,同時(shí)，將調(diào)制比調(diào)至0.9,將直流側(cè)電容C調(diào)至220uF.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示清楚，逆變器所輸出的波形同理想的正弦波相接近，而電容性與電感性負(fù)載所輸出的電壓電流波形并未發(fā)生嚴(yán)重畸變，且在單片機(jī)作用下，能夠較好地實(shí)現(xiàn)溝通電壓的平穩(wěn)輸出，并使其知足不同頻率的變化，為航空測(cè)試系統(tǒng)的安全、有效運(yùn)行提供可靠保障。4結(jié)束語文章通過對(duì)航空測(cè)試溝通電源進(jìn)行扼要概述，進(jìn)而對(duì)電源的系統(tǒng)構(gòu)造、DC/DC直流降壓電路和DC/AC逆變電路等展開了設(shè)計(jì)和分析，并對(duì)逆變控制信號(hào)的生成方式做出探究。研究結(jié)果表示清楚，文章所設(shè)計(jì)的航空測(cè)試溝通電源能夠較好地知足航空測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)要求，對(duì)于航空測(cè)試溝通電源領(lǐng)域的后續(xù)研究具有重要的借鑒意義和應(yīng)用價(jià)值。以下為參考文獻(xiàn)：[1]傅元，張欽，丁振宇?；趩纹瑱C(jī)控制的精致細(xì)密溝通步進(jìn)電源[J].儀器儀表用戶，202