简述：基于DSP的机车蓄电池充电系统

1.现代控制理论、现代电力电子理论的快速发展，为充放电系统的发展提供了坚实的理论基础；集成电路技术和嵌入式系统的飞速发展，尤其DSP芯片的诞生和发展为充放电技术的发展提供了广阔的前景。本文叙述的充电系统将DSP和三相电压型变流器结合，研制的机车蓄电池充电装置具有良好的综合性能。

2.系统构成

图1 系统结构图

DSP是智能充电装置的核心控制部件，它根据直流侧电流反馈、电压反馈、温度采样情况以及上位机的电压、电流给定，计算产生功率模块所需的SVPWM波形，同时根据外部控制信号以及内部和外部的异常信号(如电网波动较大)做出保护的动作。同时，DSP实时地将充电系统的过程参数送到上位机显示，并实时接收来自上位机的给定参数。功率模块采用具有自关断能力、导通与关断控制十分方便、不需辅助换相电路的IGBT；驱动控制模块采用具有“先降栅压、后软关断”的双重保护功能的HL402 模块。

3.主电路设计系统性能指标要求：1) 输出电压：95～125V2) 输出电流：10A～60A,连续可调3) 输出、电压电流精度：　0.5%4) 功率因数： 0.995) 效率： 75%6) 纹波系数：　0.5%蓄电池主电路采用三相电压型变流器(VSR)、并根据上述性能参数选择合适的电感、电容、变压器。

图2 蓄电池充电主电路

假设电网输入电压对称，VSR在ABC坐标系下的数学模型[4]为：

(1)若三相VSR入端期望的电压空间矢量为：(2)遵照功率不变原则，根据SVPWM算法选择八个基本空间矢量。4.控制电路设计本系统既要实现综合控制，又要完成空间矢量复杂的算法，所以采用专为数字控制系统应用进行了优化设计的TMS320LF2407 DSP[5]芯片。其内部具有两个事件管理器(EV)，每个EV模块都含有极为简化的产生对称空间矢量PWM波形的内置硬件电路，以及内置的A/D、 RAM等，从而外部电路非常简单。

图3　DSP硬件控制电路

软件实现采用模块化设计，整个系统通过调用子程序和接受、处理中断来完成检测和控制。系统软件实现的结构图如下：

图4 DSP软件实现的结构图

主程序模块完成系统初始化；同步中断模块强制软件中的角度从零开始，达到与外部输入电压同步。通用定时器1下溢中断实现PID算法、坐标变换、电压空间矢量PWM ，产生SVPWM波形。通用定时器2下溢中断完成数据的串行通信，将现场采集和计算的数据送到上位机显示，并接收来自上位机的控制参数。

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