移相器简介
两个同频信号，特别是工频信号之间的移相，在电力行业的继电维护领域中是一个模仿、剖析事端的重要手法。传统的移相办法都是经过三相供电用特别变压器抽头，以跨相的办法进行移相，可统称为电工式移相。还有一种办法就是在信号衰减后，经模仿电路或数字电路完成移相，再由功放进行扩大输出，一般称为电子式移相。工频信号经倍频电路（一般为3600或36000倍频）发生倍频信号送至微CPU，由其经过D/A转化器进行波形从头组成，一起微CPU改动组成波形的起始点时间，再经功放扩大输出完成移相，一般称为程控式移相。
现在常用的数字移相器由以下几个功用模块组成：变频单元（变压变频器），变流单元（升流器），移相单元（数字相位表），数字电压电流表及辅佐电路。
变压变频器简介
输入为市电，整流成直流后经降压斩波后输出，再经过逆变电路变为SPWM波，其基频为变频电源的输出频率。SPWM波经过变压器阻隔后，再用LC滤波，即可输出正弦波。这一能量转化进程一般表明为AC-DC-AC。
变频电源主要有以下功用：
● 变频，能将市电转化为用户所需求的频率，一般为40～1000Hz；
● 变相，能将三相沟通电变为单相沟通电，或许把单相沟通电变为三相沟通电；
● 变压，能将市电电压转化为可调的电压；
体系计划证明与作业原理
1 体系规划要求
本规划要求性能指标为：三相电压输出0～380V；电流输出0～10A；直流输出电压0～50V；频率规模0～100Hz；按键设定，操作简洁，液晶显现。
2 计划剖析与全体框图
依据实践要求，咱们考虑能够选用以下计划：
①操控部分——运用DSPTMS320F2812内部外设EVA发生三相电压型逆变桥的SPWM，以操控逆变桥臂的IGBT导通关断；运用DSP内部EVA的定时器2来完成PWM驱动Buck电路；经过内部12位AD采样后反应到PWM操控输出，以到达安稳直流电压的意图。经测验，直流电压输出比较安稳，负载调整率能够到达规则的要求，因为选用内部外设EVA来操控完成，调理便利，速度快，电压、频率能够到达要求的精度。
②主回路——直流输出选用降压斩波电路，直流转化的功率较高，输出选用二级LC滤波；逆变部分选用三相桥式逆变，选用大功率型IGBT。
③维护部分——选用硬件维护和软件维护的办法。硬件维护由模仿电路来完成；软件维护由软件A/D采样部分完成。
④设定与显现部分——因为DSP资源丰富，选用独立按键操控，LCD12864显现，具有杰出的人机界面。
整个数字移相器体系如图1所示
图1 体系结构框图
MCU经过总线将操控数据（移相角，输出频率和幅值等）送入DSP，运用线性光耦阻隔，在DSP中，运用内部事情管理器EVA/EVB发生12路SPWM触发脉冲，别离操控电压型、电流型逆变桥IGBT的开关状况，DSP内部集成功率模块维护中止机制。
体系主回路的规划
1 Buck主电路规划
① 整流部分
整流单元如图2，依据体系要求，沟通输入220V，输出最大10A，整流后空载输出为约310V（最大），带负载（约5A）后，直流电压大约下降8～9V。
图2 整流滤波电路图
E1为整流后进行滤波，假如电容值过大，寄生电感电阻过大，会形成不必要的能量损耗，并且在上电瞬间，会形成整流桥瞬间冲击电流过大。
本次规划选用为耐压450V的电解电容C=1200μF。整流桥选用KBPC5010型二极管，耐压为1000V，正向均匀整流电流IF（AV）=50.0A（t=55℃），且体积较小、发热低、较有用，所选器材契合本规划的要求。
② 降压部分
降压电路如图3所示。
图3 Buck降压单元
依据体系要求，直流输入最大300V，直流输出最大60V，电流输出最大10A。本电路中的IGBT选用FGA25N120AND，VCES=1200V，%&&&&&%=20A，trr=235ns，参数满意试验要求。
Vref为直流电压输入，R0、C0为无感阻容吸收部分，以吸收IGBT关断瞬间贮存的能量和滤除尖峰，RS为采样电阻，DCA-DCA为电流互感器，采样输出电流，“Sample”为采样输出端。各参数详细选取如下：
A 无感电容C0、电阻R0的核算
C0=（2.5～5）×10-8×If；If为IGBT的电流（20A），能够得出C0=0.5～1μF；
R0=（（2～4）×535）/If=53.5～107。
实践试验中，经过不同RC的匹配，终究挑选电阻R0为100Ω/5W、C0为1μF/630V。
B 分压采样电阻的挑选
为了不影响后级输出，分压支路电流应尽或许的小，分压电阻尽量大，但考虑到电阻越大，内部噪声也越大，二者折中。DSP采样电压最大为3V，而直流输出最大为60V，故设定分压份额为1/20，选取如下：RS=5KΩ/0.1，RS=250Ω/0.1。
C 电感L的挑选
输出电感的量值关于在开关关断时保持到负载的电流非常要害。为了能在最极点的输出电压和输入电流条件下确保最小的电感值依然支撑降压变换器的输出电流，然后向负载输出电流，这个最小电感值是需求确认的一个量值。
下式为一经历公式，用于确认一个接连Buck变换器所需的临界电感值。
其间，f为IGBT的开关频率（10～20kHz），D为占空比，IO为输出电流（5～10A）。可核算得LC=2.5～5.0mH，本规划取5.0mH。
输出Vdc=50V，Imax=10A，Rs采样输出电压，经过线性光耦，由DSP进行PID运算调理输出PWM信号，使Buck电路输出电压安稳50V。
D 滤波电容E2的挑选
输出端电容器（E2）是为了使输出电压变得滑润而运用的，升压型的产品因为针对负载电流而断续地流入电流，与降压型产品比较需求更大的电容值。在输出电压较高以及负载电流较大的状况下，因为纹波电压会变大，因而依据各自的状况而选用相应的电容值，引荐运用2000μF以上电容
为了取得安稳的输出电压，最好选用等效串联电阻（ESR）较小且容量较大的电容器。特别引荐运用低温特性及走漏电流特性等优异的钽电解电容器或有机半导体电容器，并且选用小容值电容与大电容（耐压等级相同）并联可起到消除高次谐波与下降等效串联电容的效果。
本次规划中，设定IGBT开关频率为f=10kHz，电感L=5.0mH，E2=2000μF/400V，钽电解%&&&&&%器。
③ 纹波改进
在试验中发现，纹波与电感有较大联系，当输出电流未到达电感磁芯的饱和电流时，输出尖峰较小；当到达电感磁芯的饱和电流时，输出尖峰瞬间增大。改进电感及磁芯，选用饱和电流较大的电感，在尖峰较小的状况下，能够到达电流规范值。
由试验波形图可知，在IGBT开关时间发生纹波。改进IGBT开关状况能够下降纹波，在IGBT门极之前串联一25Ω电阻，可改进IGBT导通状况。输出直流50V纹波波形见图4。
图4 Buck单元输出直流50V时纹波波形（×10）
可见，纹波巨细为530mV（+1.1%）满意本规划的要求。
2 三相桥式逆变的规划
图5给出了一个典型的三相逆变器的结构。其间，Va、Vb、Vc是逆变输出三相电压，别离接三相负载，D1～D6为续流二极管。PWMx和PWMx_（x=A、B、C）操控逆变器的6个电压功率管，当一个功率管的上臂导通时（PWMx=1），同一个功率的下臂关断（PWMx_=0）。
