1 概述
中频电源一般指输出频率为中频(常用的为400 Hz)的单相或许三相变频电源，广泛运用于航空航天、舰船、机车、感应加热以及雷达、通讯交换机等设备中。作为一种电源改换设备，它有必要将工频输入电压改换为适用于工业运用的频率和电压。
前期的中频特种电源大都是选用电机机组发生的，一般由异步电动机和同步发电机构成。异步电动机由三相工频沟通电供电，在舰船上，三相工频沟通电由柴油发电机组发生，异步电动机再拖动同步发电机旋转发生所需求的幅值和频率的中频沟通电。这种电源谐波含量少、正弦度好，输出电压和频率的安稳性都能满足要求，但由于电源由旋转的电机组成，它运用在航空航天、舰船、机车，其机械噪音和机体大的缺陷十分显着。跟着电力电子器材开展，提出了停止式中频电源的结构，但是电力电子器材构成的电源污染和谐波失真是迫切需求处理的问题。
现在停止式中频电源大都选用模仿操控的办法，即运用模仿器材构成的三角波和正弦波发生电路分别将发生的三角载波信号Ut和正弦调制波信号Ur送入电压比较器，然后发生SPWM序列。这种运用模仿电路调制办法的长处是完结Ut与Ur 信号的比较和确认脉冲所用的时刻很短，几乎是瞬间完结的，而且Ut和Ur的交点是十分准确的，未做任何近似处理。但是，这种办法的缺陷是灵活性差，所需硬件较多，调试较为费事;而且不能完成在调频的一起进行调压，即调频和调压只能分隔进行;别的，由于模仿器材存在漂移现象,因而电源安稳性差。
将核算机数字技能运用于中频电源操控环节具有以下显着长处：
1)规划方面易于选用先进的操控办法和智能操控战略，使逆变电源的智能化程度更高，功能更完美，体系升级便利，乃至能够在线修正操控算法而不用改动硬件线路;
2)输出电压的安稳性选用了DSP技能的电源输出电压的差错可操控在1%以内;
3)输出电压波形失真度由于负载方式或负载变化引起电源的输出动摇，在传统的中频电源显得较为显着，而选用DSP芯片由于其强壮的核算才能能对输出电压的谐波进行检测并进行无功功率补偿，大大减少了谐波含量使得波形失真度小。
别的，核算机数字技能可完成智能监控等功能，是当今中频电源开展的趋势，本文首要介绍选用TMS320LF2407 DSP作为中心操控数字式中频电源的研发。
2 中频电源的硬件完成
2.1 体系概述
本体系研讨了一种DSP数字操控的1kVA的智能中频电源，技能参数的要求为：
输入市电220(1±10%)V
频率50(1±5%)Hz
功率因数>0.8
输出额外电压AC 220 V
额外频率400 Hz
电压安稳精度±2%
频率安稳精度±0.01%
功率1 kV·A
选用整流桥将单相工频电源整流成直流，然后选用了IGBT 构成主功率桥式逆变电路，而SPWM信号的发生以及数字操控算法的完成经过在DSP为主操控器芯片的基础上编程来完成, 一起DSP 芯片还对电源的输入输出以及功率电路实施实时监控及毛病处理和状况显现。原理框图如图1所示。
由图1知，电源体系首要由主电路和操控电路组成。主电路又分为整流电路和逆变电路两部分，整流电路将沟通电变成直流电后提供给逆变电路构成400 Hz恒频恒压的沟通电。本文侧重评论逆变部分，操控电路包含反应检测以及SPWM 的发生等，DSP完结了一切的检测操控和核算，它检测出电压给定值和输出电压反应值，经过数字PID 运算发生输出电压操控指令，使输出电压值和给定值共同，DSP一起经过核算发生SPWM信号来完成逆变桥的开断，然后使输出电压的幅值和频率与给定值共同，一起将输出值显现给用户。
2.2 主功率电路
2.2.1 电路拓扑结构
中频电源体系主电路如图2所示，选用AC/DC/AC复合变流电路。它包含全桥整流电路、DC/AC逆变桥和输出滤波器三部分。
AC/DC整流电路将输入的220 V的沟通电改换成直流电压，作为DC/AC 逆变桥的输入电压。DC/AC 逆变桥由功率MOSFET器材S1、S2、S3和S4构成，其效果是将全桥整流电路输出的直流电压改换成基波频率为400 Hz的调制电压波。
输出低通滤波电路由滤波电感Lf，滤波电容Cf构成，其效果是将DC/AC 逆变桥输出的含有高次谐波重量、基波频率为400 Hz 的调制电压波Uab滤成低谐波含量(THD)220 V/400 Hz的沟通正弦波Ua，供沟通负载运用。
2.2.2 功率电路参数规划
功率电路包含全波整流桥与逆变桥功率器材的选取以及低频滤波器参数的确认，下面逐个阐明。
2.2.2.1 整流器材参数核算
输入为沟通电压220 V，其峰值电压220姨2 =311 V。由于滤波电容的效果，其输出直流最大电压约为310 V。本电源的额外输出功率为1 kW，考虑到滤波器的损耗以及功率开关管的开关损耗，设整机功率为80%，则有输入功率为1 000/0.8=1 250 W，体系作业时，考虑到电压会下降，设电压值为(1.1～1.2)220 V，则输入电流平均值Iun 为1 250/(1.1×220)=5.17 A，考虑到输入电压的动摇及降额运用，由于电网动摇构成的浪涌电流，因而有必要保存必定的安全裕量。因而整流电路器材选取整流模块为20 A、600 V的规范整流模块。
2.2.2.2 逆变器材的选取
功率MOSFET具有优秀的开关特性，开关时刻短、开关损耗低、能够作业在超声频脉冲情况下。它作为一种电压操控大都载流子器材，栅极电路阻抗十分高，因而适用于多管并联运转。由于其驱动电路简略，可直接以CMOS 逻辑驱动，且不加缓冲电路，维护简单，基本上没有二次击穿现象，在中低功率电路中是首选功率器材之一，一般选用三菱、富士、APT、IR公司的产品。本文逆变器作业频率为20 kHz，由上面计算体系挑选600 V的MOSFET 器材。器材的电流等级则要依据它所经过的最大峰值电流来确认。考虑体系的过载系数为KA=1.5，安全系数KR=1.2，体系在输出功率为1 kV·A 时的MOSFET 器材峰值约为27.7 A。考虑到电流纹波以及反并联二极管反向恢复尖峰电流，因而器材的电流等级可取为40 A。终究咱们挑选MOSFET的型号为47N60S5。
