摘 要 根據(jù)單片機80C196KC和現(xiàn)場可編程系統(tǒng)器件PSD302的特性，設(shè)計了一種數(shù)制化電源裝置，提供了程序框圖，并對其進行了諧波分析。它是一種高性能的通用裝置，可替代傳統(tǒng)的PWM逆變電源。

    關(guān)鍵詞 電力電子器件 電源 單片機 現(xiàn)場可編程系統(tǒng)器件    

    隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和社會進步，人類對電能種類的需求不斷增加，如要求電能有多種制式：直流穩(wěn)壓電源、交流工頻電源、中高頻感應(yīng)加熱電源、高壓電解電源等，而且需求的數(shù)量也在不斷增加。要提供這些制式的電能，就要有許多不同的電源變換裝置。此外，為滿足各種電氣設(shè)備對電源的特殊要求，也需要一些裝置對電源進行變換和控制。這些裝置品種繁多，其原理和構(gòu)造各不相同，且一般只有有限的功能，難以相互替代。因此，設(shè)計出一種通用的電源裝置，使它在原理和結(jié)構(gòu)上不作改動即能提供多制式的電源，具有重要的現(xiàn)實意義。然而，利用60年代的晶閘管以及70年代的自關(guān)斷器件（如GTR、GTO）構(gòu)成的電氣裝置，由于器件的工作頻率低下，難以逾越20kHz這一大關(guān)，因而效率較低，原材料消耗較大，并且系統(tǒng)的動態(tài)性能不夠理想，易引起所謂的“電力公害”。80年代急速興起的場控自關(guān)斷器件（如IGBT、VDMOS、SITH、SIT、MCT等）都是集高頻、高壓、大電流于一身的性能優(yōu)越的電壓控制器件，它們的出現(xiàn)使得設(shè)計和制造出一種通用的電源裝置成為可能。

    本文以數(shù)制化電壓單元為基礎(chǔ)構(gòu)成電壓合成器（VS），再由單片機按波形重組合技術(shù)（WRT）控制VS中各單元的電子開關(guān)（IGBT），使導(dǎo)通單元的電壓迭加得到所需的波形，從而實現(xiàn)所要求的功能。

    １ 系統(tǒng)組成和原理

    1.1 數(shù)制化電壓單元的選取

    系統(tǒng)的數(shù)制化電壓單元按如下規(guī)律選�。�

    先確定最小的電壓單位（如1V），并取Eo=1V作為基本單元，其次選作為高一位的單元，再次選作為更高一位的單元，……依次類推，如圖１所示。若共有Ｎ位單元，則最高位單元的電壓為：

   

    需要指出的是，這些單元可以是恒定的直流電壓，也可以是等寬的單向脈沖電壓，甚至可以是同頻同相的交流電壓。這里只討論恒定直流電壓的情況。

    1.2 電壓波形重組合 

    先將擬要產(chǎn)生的波形分成若干個垂直條塊，這些條塊的寬度遠小于波形的周期，可看作為具有固定幅值的矩形條塊。這樣給定的電壓波形就可用上述的數(shù)制化單元迭加得到，如圖２所示。使用二進制的單元系列不僅可減少單元數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，而且極易利用單片機來進行控制。

    1.3 主電路部分

    由以上電壓迭加分析可知，各數(shù)制化電壓單元應(yīng)串聯(lián)起來，并且每個單元應(yīng)串聯(lián)一個可控制其導(dǎo)通或關(guān)斷的電子開關(guān)，構(gòu)成電壓合成器VS。綜合考慮目前電力電子器件的性能，這里選用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作電子開關(guān)。這是一種電壓控制型器件，其輸入阻抗高、驅(qū)動電路簡單、驅(qū)動功率小、開關(guān)速度高、開關(guān)損耗小；它的通態(tài)壓降比VKMOS還低，特別是在大電流區(qū)段；且在1/2或1/3額定電流以下

    摘 要 根據(jù)單片機80C196KC和現(xiàn)場可編程系統(tǒng)器件PSD302的特性，設(shè)計了一種數(shù)制化電源裝置，提供了程序框圖，并對其進行了諧波分析。它是一種高性能的通用裝置，可替代傳統(tǒng)的PWM逆變電源。

    關(guān)鍵詞 電力電子器件 電源 單片機 現(xiàn)場可編程系統(tǒng)器件    

    隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和社會進步，人類對電能種類的需求不斷增加，如要求電能有多種制式：直流穩(wěn)壓電源、交流工頻電源、中高頻感應(yīng)加熱電源、高壓電解電源等，而且需求的數(shù)量也在不斷增加。要提供這些制式的電能，就要有許多不同的電源變換裝置。此外，為滿足各種電氣設(shè)備對電源的特殊要求，也需要一些裝置對電源進行變換和控制。這些裝置品種繁多，其原理和構(gòu)造各不相同，且一般只有有限的功能，難以相互替代。因此，設(shè)計出一種通用的電源裝置，使它在原理和結(jié)構(gòu)上不作改動即能提供多制式的電源，具有重要的現(xiàn)實意義。然而，利用60年代的晶閘管以及70年代的自關(guān)斷器件（如GTR、GTO）構(gòu)成的電氣裝置，由于器件的工作頻率低下，難以逾越20kHz這一大關(guān)，因而效率較低，原材料消耗較大，并且系統(tǒng)的動態(tài)性能不夠理想，易引起所謂的“電力公害”。80年代急速興起的場控自關(guān)斷器件（如IGBT、VDMOS、SITH、SIT、MCT等）都是集高頻、高壓、大電流于一身的性能優(yōu)越的電壓控制器件，它們的出現(xiàn)使得設(shè)計和制造出一種通用的電源裝置成為可能。

    本文以數(shù)制化電壓單元為基礎(chǔ)構(gòu)成電壓合成器（VS），再由單片機按波形重組合技術(shù)（WRT）控制VS中各單元的電子開關(guān)（IGBT），使導(dǎo)通單元的電壓迭加得到所需的波形，從而實現(xiàn)所要求的功能。

    １ 系統(tǒng)組成和原理

    1.1 數(shù)制化電壓單元的選取

    系統(tǒng)的數(shù)制化電壓單元按如下規(guī)律選�。�

    先確定最小的電壓單位（如1V），并取Eo=1V作為基本單元，其次選作為高一位的單元，再次選作為更高一位的單元，……依次類推，如圖１所示。若共有Ｎ位單元，則最高位單元的電壓為：

   

    需要指出的是，這些單元可以是恒定的直流電壓，也可以是等寬的單向脈沖電壓，甚至可以是同頻同相的交流電壓。這里只討論恒定直流電壓的情況。

    1.2 電壓波形重組合 

    先將擬要產(chǎn)生的波形分成若干個垂直條塊，這些條塊的寬度遠小于波形的周期，可看作為具有固定幅值的矩形條塊。這樣給定的電壓波形就可用上述的數(shù)制化單元迭加得到，如圖２所示。使用二進制的單元系列不僅可減少單元數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，而且極易利用單片機來進行控制。

    1.3 主電路部分

    由以上電壓迭加分析可知，各數(shù)制化電壓單元應(yīng)串聯(lián)起來，并且每個單元應(yīng)串聯(lián)一個可控制其導(dǎo)通或關(guān)斷的電子開關(guān)，構(gòu)成電壓合成器VS。綜合考慮目前電力電子器件的性能，這里選用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作電子開關(guān)。這是一種電壓控制型器件，其輸入阻抗高、驅(qū)動電路簡單、驅(qū)動功率小、開關(guān)速度高、開關(guān)損耗��；它的通態(tài)壓降比VKMOS還低，特別是在大電流區(qū)段；且在1/2或1/3額定電流以下