引 言
在电气智能化开展无处不在的今日， 很多用电场合离不开逆变电源体系( Inverted Pow er Supply System,IPS) 为现场设备供给安稳的高质量电源， 特别在如通讯机房、服务器作业站、交通枢纽调度中心、医院、电力、工矿企业等对电源确保有严苛要求的场合。许多IPS产品因遵从传统规划而不契合或落后于现代电源理念，杰出表现为操控模块的单一杂乱化， 操控器芯片落后且操控使命深重， 模仿闭环操控而得不到抱负的监控和反应调理作用，并由此带来单个操控设备软硬件规划上的危险， 这对IPS 电源输出构成晦气影响， 乃至对用电设备由于供电毛病而导致灾难性成果。数字化操控技能日趋老练，并且在某些抢先理念的电源设备操控使用场合得到使用， 凸显出模块化、数字化操控已成为一种必定的趋势。
本文描绘了依据ARM7 Cortex-M3 的单片机STM32F103 和T I C2000 系列DSP 芯片TMS320F2808 联合操控的IPS 中心操控电路，针对上述产品中的缺乏而提出了改进。所规划的IPS 中心操控电路通过测验仿真及现场测验成果证明， 这种新式IPS 规划改进了IPS 结构规划， 满意IPS 运作的高要求， 并且丰厚了长途监控等人机交互接口， 然后也直接多方面节省用户的办理本钱。
1 逆变电源全体介绍
为满意电源敏感性设备对逆变电源的要求， 方针IPS 选用本次规划的电路作为中心; 以高速数字信号微处理器( DSP TMS320F2808) 及外围器材作为信号发生及反应检测调整模块; 以ARM7 单片机ST M32F103及其外设作为人机交互逻辑操控模块， 两个模块交互协同操控。使用硬件自反应调理SPWM 波形输出， 选用DSP 数字化算法供给高精度锁相技能。软件编程进行全数字化分使命模块操控， DSP 模块履行IGBT 逆变所需的操控波形发生、反应调理、铅酸蓄电池充电波形发生及调理、自检和自侦测功用，对电路板上一切独立电路衔接进行自检和毛病剖析等功用。而ARM7 模块履行参数设定、作业办理、环境参数监控和人机交互处理等使命。DSP 模块操控力求精准， ARM 模块则具有完善的体系级事情办理功用。如图1 所示， 两个模块在使命上彼此独立而又紧密联系， 分工和谐一起保护IPS 的正常作业。
2 双核操控体系的组成
2. 1 DSP 操控模块
该模块是逆变信号发生及反应检测调整模块， 中心是一片C2000 系列高性能DSP 处理器TMS320F2808( 以下简称F2808) , F2808 发生的SPWM 信号通过CPLD 进行逻辑延时移相构成三相逆变器IGBT 操控信号。F2808 是德州仪器( TI) 公司的一款高速DSP 芯片， 最高作业速度可达100 MIPS, 为习惯工控强搅扰环境， F2808 内部集成了增强型输入捕获单元( eCAP) 和带死区操控功用的输出比较PWM 发生单元( ePWM) ,12 位16 通道快速ADC 单元; 内核支撑用于定点DSP完成浮点运算的IQ 改换函数库; 还有比如SCI, SPI,eCAN 等丰厚而通用的外设接口。如图2 所示， 规划中F2808 的主要使命是监控IPS 功率部分的开关状况和动作， 依据逆变器和负载状况反应调整3 路SPWM波形的输出， 电池充电脉冲操控。DSP 输出的3 路SPWM 信号直接送给CPLD, 通过CPLD 的等距离脉冲推迟移相作为逆变器发生U, V, W 三相电的操控波形。
2. 2 人机交互大局操控模块
人机交互操控模块是此IPS 规划中最为杂乱的数字化办理模块，它不只监测和办理逆变体系的运作， 还要确保IPS 操控器与外界的通讯。规划中要求人机交互模块能处理杂乱的使命调度和很强的突发拜访(中止) 处理， 这就必须有较高作业速度; 模块内部还要有丰厚的扩展接口供给IPS 与外部即时通讯; 具有优胜的总线操控和拜访机制等。归纳考虑上述需求，规划中挑选了意法半导体( ST ) 公司推出的最新32 位单片机STM32F103ZET6 (以下简称ST M32) 。ST M32 是依据ARM7 Co rtexM3 内核架构的高速高性能嵌入式操控芯片， 具有72 MHz 内核作业频率和1. 25 DMIPS/ MHz的指令流水处理速度; 先进的总线结构和多达16 级的带DMA 功用抢占中止机制( NIVC) [ 10] 。如图3 所示， 规划中ST M32 通过SCI 接口及1 根中止请求/ 接收线与DSP 2808 进行通讯; 使用片上扩展的其间2 个SCI 口别离作为RS 232 和RS 485通讯协议口; CAN 总线接口和U SB 总线通过同享数据缓冲区和中止向量进口与外界互联通讯;通过STM32 的26 位地址总线和16 数据总线扩展外挂256 KB SRAM 和4 MB N OR FLASH, 以及8 位数据口的LCM 模块RA8806 以及用于SNMP 的16 位并行数据的以太网芯片W5100; 启用ST M32 的SDIO 总线以启用用户刺进SD 卡存储查询IPS 状况数据功用; 启用现场环境下独立时钟看门狗电路和STM32 特有的窗口看门狗; 启用内部芯片温度传感器采样监控， RC时钟源以及外部唤醒功用;通过通用引脚接入DS18B20 温度传感器对环境温度的采样， 预留I2 C 方法E2PROM 和SPI 方法的DA TA FLASH 接口为产品后续晋级开发做准备。
代码通过合理编写， 逻辑明晰， 功用完善， 结构紧凑而又杰出健壮性，可保护性强， 契合工控软件编写要求。
项目过程中收拾的开发测验阐明文档详实精确， 也为后继研讨带来快捷。
4 样机验证
方针板通过测验验证后成功使用在一台6KVA 工频双改换纯在线式单相小功率逆变电源上。各负载加载测验波形如图8 所示。空载输出电压波形1/ 4 负载输出电压波形满载输出电压波形丈量成果表明， 220 V 沟通输入时不同负载情况下电源的输出波形失真度小于3%,非线性负载失真小于5%, 逆变器功率大于96%。图8 负载测验波形输出
5结 语
中心操控数字化是工控开展的必定趋势。本文所研讨规划的依据STM32 和TMS320F2808 操控的IPS 处理速度快， 操控精度高，模块化结构合理， 能很好的完成现代IPS 规划的要求， 并且增加了SNMP, U SB和SDIO 等人机交互通讯接口， 便于IPS 本地及长途办理保护。测验成果证明本规划的可行性与有效性。
