基于DSP的高頻通信電源運行控制方法

李 麗，胡艷君，張 磊，葉 鴿

（1.長春工業大學 人文信息學院，吉林 長春 130000；2.大陸汽車電子（長春）有限公司 連云港分公司，吉林 長春 130000）

0 引 言

高頻通信電源主要由整流器、蓄電池以及直流配電屏等組成，其中核心硬件設備為整流器，屬于一種整流裝置。目前，現有控制方法雖然能夠基本滿足高頻通信電源運行的控制需求，但是隨著高頻通信技術的快速發展，對高頻通信電源運行控制要求逐漸提高，既要保證不間斷供電，還要保證電源回歸穩態時間短暫[1,2]。現有控制方法在實際應用中無法滿足控制要求，高頻通信電源回歸穩態時間較長，為此提出了基于DSP的高頻通信電源運行控制方法研究。

1 DSP在高頻通信電源運行控制中的應用優勢

在高頻通信電源運行控制中應用DSP主要優點包括以下幾點。首先，DSP的應用可以實現高頻通信電源運行智能控制，使高頻通信電源的智能化和數字化程度更高，電源的供電性能更加穩定和安全[2]。當在高頻開關工作狀態下，模擬控制和模數混合控制兩種方式都難以達到良好的控制效果，而數字信號處理器的應用可以從根本上減少高頻通信電源運行回歸穩態時間，進而提高高頻通信電源的性能指標[3]。其次，DSP的應用可以使高頻通信電源運行控制更加靈活，在控制過程中不需要改變硬件電路，一旦發現電源運行出現錯誤或者不穩定，只需要通過控制程序執行高頻通信電源運行控制指令[4]。最后，可以提高電源控制的可靠性。由于數字信號處理器具有高可靠性、高穩定性以及高精度等優點，數字信號處理器在信號處理速度上也有所增強，從根本上解決了高頻通信電源回歸穩態比較緩慢的問題，在高頻通信電源運行控制中具有良好的應用前景[5]。

2 高頻通信電源運行控制方法

2.1 基于DSP的高頻通信電源運行拓撲矢量變換處理

為了保證高頻通信電源運行穩定性，利用DSP對高頻通信電源拓撲矢量進行處理轉換，設計一個電源拓撲信號處理轉換程序，控制高頻通信電源拓撲矢量合理分配。此次選取MTS361F145型號DSP，將其安裝在高頻通信電源拓撲結構上，對每一個輸入到電源拓撲結構上的矢量參數進行計算分析，其計算過程如下。在DSP信號處理單元中將高頻通信電源每個扇區再分成8個子扇區，利用方程組對高頻通信電源拓撲矢量進行描述，其方程組如下所示：

式中，T1和T2分別是高頻通信電源網絡拓撲結構扇區內每個小扇區臨近的兩個矢量L1和L2的作用時間；T3為零矢量的作用時間；T*為所有拓撲矢量作用時間總和。利用DSP計算出高頻通信電源拓撲矢量作用時間，DSP信號處理單元根據矢量的電平值來合理轉換矢量作用的時間，即可使拓撲矢量能夠均衡的落在高頻通信電源拓撲結構上。

2.3 高頻通信電源輸出電容中點平衡控制

設計高頻通信電源輸出電容中點平衡控制方程組，如下所示：

式中，r表示電源輸出電容中點控制環輸出矢量時間；TA表示電源A相載波矢量作用時間；TB表示電源B相載波矢量作用時間；TC表示電源C相載波矢量作用時間。以此通過閉環控制達到對高頻通信電源輸出電容中點的平衡控制，使整個高頻通信電源運行穩定，以此完成基于DSP的高頻通信電源運行控制。

3 實驗論證分析

3.1 實驗設計

將某高頻通信電源作為實驗對象，該高頻通信電源直流母線電壓為220 V，三相平衡阻感負載電感為45 mH，三相平衡阻感負載電阻為20 Ω，三相平衡阻感負載分壓電容值為1 200 uF，高頻通信電源基波頻率為100 Hz。利用基于DSP的高頻通信電源運行控制方法與傳統控制方法對該電源進行控制，設置實驗參數如下，相電壓有效值為220 V，網側電感為15 mH，直流側電容為5 000 uF，負載電阻為50 Ω，直流母線電壓指令值為850 V。

在實驗時間為0.8 s時，令高頻通信電源運行中的負載由5 Ω突變為20 Ω，在實驗時間為0.25 s時，令高頻通信電源運行中的負載由20 Ω突變為80 Ω，在實驗時間為0.65 s時，令高頻通信電源運行中的負載由80 Ω突變為150 Ω，在實驗時間為1.75 s時，令高頻通信電源運行中的負載由150 Ω突變為240 Ω，在實驗時間為2.65 s時，令高頻通信電源運行中的負載由240 Ω突變為180 Ω，在實驗時間為3.45 s時，令高頻通信電源運行中的負載由180 Ω突變為20 Ω。實驗中記錄兩種控制方法控制數據，并詳細記錄高頻通信電源回歸穩態時間，將其作為實驗結果，對比控制方法進行對比分析。

3.2 實驗結果分析

實驗以在應用兩種控制方法下高頻通信電源運行回歸穩態時間長短作為實驗結果，將設計方法用方法1表示，將傳統方法用方法2表示，實驗結果如下表所示。

表1 兩種方法高頻通信電源回歸穩態時間對比

從表1可以看出，當高頻通信電源運行過程中發生負載電壓突變時，應用此次設計方法高頻通信電源回歸穩態時間遠遠短于傳統方法，可以使高頻通信電源快速回歸穩態，證明了此次設計方法可以滿足高頻通信電源運行控制需求。

4 結 論

本文針對傳統控制方法存在的缺點，利用DSP設計了一套高頻通信電源運行控制方法，該方法實現電源運行控制主要分為兩部分，一是在DSP中設計一套處理程序，利用DSP對高頻通信電源運行拓撲矢量進行處理變換，將電源運行過程中拓撲矢量均衡落在電源的拓撲結構上，避免出現拓撲矢量擁擠而導致高頻通信電源運行失穩，二是對高頻通信電源輸出電容中點平衡進行控制，通過對高頻通信電源運行的全面控制，使高頻通信電源可以穩定運行。此次研究有效解決了高頻通信電源運行控制中電源回歸穩點時間較長的問題，對保障高頻通信電源穩定運行，提高高頻通信電源供電性能具有良好的現實意義，此外DSP的應用還可以使高頻通信電源運行實現全數字化控制。