摘要：针对电源设备出厂老化测验电能糟蹋问题，规划了一种依据TMS320F28335DSP的恒流型馈能式电子负载描绘了一种原边带箝位二极管的ZVS移相全桥改换器的作业特色，选用了一种简洁易行的移相波形数字操控办法；依据DC／DC电压前馈、DC／AC电压电流双环操控办法，研发出一台3．5 kW试验样机。试验成果表明：该体系功能安稳、调理速度快，能很好地满意测验老化及馈网要求。
关键词：电子负载；移相全桥ZVS；箝位二极管；TMS320F28335
跟着电力电子技能的迅猛发展，新能源及各种节能技能的快速涌入，各类电力电子产品特别是功率改换器层出不穷。明显，传统的电阻箱老化办法已无法满意测验自动化及节能要求。电子负载作为一种测验电源设备功能指标的新式设备，因其具有节能、操控灵敏、安稳性好等长处，近年来，得到了国内外学者的广泛注重与深入研究。
现在，电子负载产品繁复，拓扑结构也各式各样。但遍及存在开关损耗大、电能运用率低、无法满意阻隔或馈网要求的缺点，且市场上的电子负载大多适用于恒压源的老化测验，无法运用于恒流源设备。
本文研发了一台运用于恒流源设备放电测验的馈能式电子负载，该电子负载能对恒流源设备进行测验老化和逆变馈网，然后完结对电能的再生运用。跟着电动汽车的逐步遍及，车载充电机的需求量也会添加，该电子负载无疑具有宽广的运用远景。
文中首要论述了馈能型电子负载的根本原理，然后分别从硬件结构和操控战略要点剖析，最终给出了试验参数与成果，验证了本方案的牢靠有用。
1 体系拓扑与作业原理
1．1 体系结构
恒流型馈能式电子负载主电路如图1所示，它首要包含DC／DC直流改换器和DC／AC逆变器。DC／DC改换器需要对车载充电机进行负载特性模仿，即模仿蓄电池的充电特性，将输入恒流源转化为安稳的电压源，并完结高频阻隔。它要一起级联充电机与逆变器，是整个体系的中心与难点。DC／AC逆变器经过对电网进行同步检测，将被测验电源输出的能量无污染的回馈给电网。
1．2 DC／DC改换器
1．2．1 DC／DC改换器的挑选
车载充电机是一种安装在电动汽车内部，可在车库、停车场、路边等任何有电源供给的当地充电的中小型功率充电设备。全桥改换器遍及运用于中大功率场合，选用移相操控，全桥改换器可完结零电压开关、零电压零电流开关和零电流开关3种软开关办法，但其输出整流二极管不是作业在软开关状况。输出整流二极管在换流时变压器副边存在寄生振荡，使二极管发生很高的尖峰电压。选用原边带箝位二极管的ZVS全桥改换器，可以有用按捺寄生振荡，削减电路损耗，消除尖峰电压。恒流输入原边带箝位二极管的ZVS全桥改换电路首要作业波形进程如图2所示。
1．2．2 移相PWM的数字操控
TMS320F28335是TI公司最新推出的一款TMS320C28X系列浮点DSP操控器。与以往的定点DSP芯片比较，该DSP具有成本低，功耗小，功能高，外设集成度更高，数据以及程序存储量更大，AD转化愈加准确和快速等特色。与常见的TMS320F2812DSP比较，TMS320F28335可经过装备DBRED和DBFED寄存器的设置，一起完结对上升沿和下降沿的延时操控。别的经过对TBPHS的寄存器的装备，可完结两路PWM的移相操控，因而，TMS320F28335发生移相PWM信号愈加简洁、牢靠。
EPWM时序波形示意图如图3所示，Q1和Q3为超前桥臂，分别由EPWM1A和EPWM1B操控；Q2和Q4为滞后桥臂，分别由EPW-M2A和EPWM2B操控。移相EPWM的详细发生进程如下：
1)占空比及死区设置：装备时刻基准模块(TB)与计数器比较模块(CC)，运用增计数办法，EPWM1与EPWM2设定相同的周期值，比较寄存器CMPA值均设置为周期寄存器值的一半。经过死区操控模块(DB)，设置PWM的A、B通道为互补形式，并装备持平的上升沿时刻与下降沿时刻，即
UBFED=DBRED。
2)移相角设置：装备TB模块，设置EPWM1、EPWM2为主从形式：EPWM1的同步输入来自外部引脚，EPWM2运用EPWM1的同步脉冲输入信号。初始化EPWM2的相位寄存器TBPHS值，当检测到输入同步脉冲时，相位寄存器值载入计数寄存器TBCNT。图中为移相角对应的计数值，TBPHS加载
值即为周期值TPR与φ2的差值。
3)占空比调理办法：经过使能EPWM2的中止标志位，一旦发生PWM，进入中止服务程序，经过调理EPWM2中TBPHS值，改动移相角φ2，然后操控有用占空比的巨细，到达闭环操控的意图。
1．3 DC／AC逆变器规划
逆变器是将直流电能转化为沟通电能的改换设备，供沟通负载用电或与沟通电网并网发电。如图1所示，本文选用H桥与LCL滤波电路组成的逆变电路。为能逆变回网，有必要选用适宜的PWM操控，完结网压与网流的反相，并坚持功率要素为-1，然后，完结能量的馈网和再生运用。
2 操控体系规划
操控体系由驱动电路、检测电路、维护电路及LCD显现电路构成。操控中心芯片选用的是TMS320F28335 DSP，它是TI公司最新推出的一款TMS320C28X系列浮点DSP操控器。与以往的定点DSP芯片比较，该DSP具有成本低，功耗小，功能高，外设集成度更高，数据以及程序存储量更大，AD转化愈加准确和快速等特色。体系操控结构如图4所示，图中有两个闭环操控回路，DC／DC操控环和DC／AC操控环。
2．1 DC／DC操控环
本试验的车载充电机选用恒流限压充电办法对电动汽车的车载动力电池进行充电。充电机给动力电池充电时，对电池输入安稳的充电电流，电池电压将逐步升高。当电池电压升高到某一电压值时，则电池现已充溢，充电进程完毕。
DC／DC改换器需完结两部分作业：一是模仿动力电池充电进程：二是保持输出电压安稳，以Icc完结逆变。本试验输入电压范匍为250～450 V，电压改动量为25 V。因为充电机以恒流放电，首要，依据动力电池充电特性，实时设定输入侧支撑电容Ci端电压值巨细。然后，经过线性光偶电压采样电路，检测实践输入电压反应值Ui，与设定值的误差，送给PI环。最终，经PWM调理器，当Ui>时，增大占空比；当Ui时，减小占空比。完结对占空比的调整，然后调理支撑电容的充放电时刻，保持输入电压安稳。
在整个进程中，体系实时监控充电机输出电流Icc与全桥电路中电流Idc。若Icc安稳，则充电机测验合格。当Idc超越电流答应值时，PWM调理器会对pwm信号进行操控，保持体系的牢靠运转。
与其他DC／DC操控办法不同的是，本试验经过电压前馈的办法，来完结输出电压的安稳，试验成果验证了此办法的可行性。
2．2 DC／AC操控环
逆变环节选用双环操控，外环为逆变器直流侧电压操控环，内环为沟通电流操控环。直流输出电压给定信和实践电压值U0误差值，交给PID调理器后输出直流电流指令信号ImoIm和逆变器沟通侧输入电网的电流幅值ia成正比，它与规范正弦波相乘后构成沟通输入电流的给定信号。与实践沟通值ia的误差值经P份额扩大后，再经滞环操控得到spwm操控信号锁相环PLL确保沟通输入电流的给定信号与电网电压同步同相。
3 试验成果及定论
3．1 试验参数
本试验以电动汽车车载充电机作为测验老化电源，其输出电流安稳为8 A，直流电压改变范隔为250～450 V。恒流式直流电子负载的首要参数如下：前级选用MOSFET SPW35N-60CFD双管并联，开关频率为50 kHz：高频变压器参数：铁氧体磁环，匝比1：1．5；整流二极管选用RHRG75120快康复二极管；谐振电感Lr=12μH；隔直电容Cb=3μF；输出滤波电感Lr=156μH；输出滤波电容Cf=2 000μF。后级选用高频开关管选用MOSFET SPW35N60CFD，频率50 kHz，低频50 Hz，选用IGBT G80D60；LCL滤波电路参数：L2=L3=680μH，Cf2=4μF。试验成果表明，最大功率可达3．5 kW，作业效率约为88％，作业功能杰出，且能完结全正弦回网。
3．2 根本波形
如图5所示，当输入电压设定为250V，开关频率为50kHz时的试验波形。图5(a)为功率管Q3驱动信号及漏板电压波形，由图可知Q3完结了零电压注册与关断。图5(b)为变压器原边电压及电流波形图，比照理论波形图图2可知，电压电流波形较抱负。图(c)为逆变器并网输出侧电压电流波形图。
4 完毕语
文中依据TMS320F28335高精度数字操控，选用一种原边带箝位二极管ZVS移相全桥改换电路，级联H桥逆变器的一种新式恒流型馈能式电子负载，经车载充电机放电测验，验证了数字操控体系完结的可行性，能牢靠地完结软开关，很好的完结并网方针。
