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基于DSP控制的全數字化高頻開關電源模塊保護方法

文檔作者：張海旭文檔來源：西安思源科創(chuàng)軌道交通技術開發(fā)有限公司		點擊數：	更新時間： 2023年02月23日
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CHINA RAILWAY 2016/12 - 43 -
基于DSP控制的全數字化高頻開關電源模塊保護方法 張海旭
1 我國鐵路信號電源現狀及發(fā)展方向
目前鐵路智能電源屏所用的交流穩(wěn)壓模塊、直流穩(wěn)
壓模塊等均采用模擬電路控制技術，其缺點是采用自然冷
卻方法，體積大，空間利用率低，不利于整機功率密度的
提升。采用模擬控制技術需要大量的電子電路來完成控制
及保護功能，無形中增加了模塊的故障風險，采用模擬控
制技術在模塊出現故障時無法完全對故障進行準確定位，
故障信息不能在線上傳到監(jiān)控單元，也不符合當前鐵路信
號電源朝著智能化方向發(fā)展的需要[1]。
相比于傳統的模擬開關電源，全數字化高頻開關
電源的優(yōu)勢主要表現在：數字化電源具有更先進的可優(yōu)
化的控制算法，更高的控制精確度和可靠性，集成度更
高，整機性能受元器件溫度影響較小，且產品批量具有
較高的一致性。同時也給工程實踐帶來諸多的便利，模
塊整體工作狀態(tài)可以通過串口通信上傳給上位機，在上
位機監(jiān)控畫面能夠實時了解模塊當前工作狀態(tài)。
2 有源功率因數校正電路原理與母線過壓保護
2.1 有源功率因數校正電路組成及原理
有源功率因數校正（APFC）主要通過軟件控制升
壓電路功率開關管的方法，使電源模塊輸入的電流波形
完全跟蹤輸入電壓波形，減少電源模塊產生的諧波對電
網的干擾，達到改善電網質量的目的[2-3]。
數字信號處理器（DSP）控制的APFC主電路和控制
電路見圖1。主電路為升壓電路，主要組成如下：輸入
整流橋、PFC電感、控制開關管、續(xù)流二極管、輸出母
線電容等。
控制電路由DSP核心控制芯片及外圍電路[4]、模塊
輸入電壓信號采集、PFC母線電壓信號采集、PFC電感
電流信號采集、過壓保護電路以及PFC開關管PWM驅動
電路組成。全數字化PFC控制采用平均電流模式的雙環(huán)
控制方法，由PFC母線電壓外環(huán)和電感電流內環(huán)組成。
基于DSP控制的全數字化
高頻開關電源模塊保護方法
張海旭：西安思源科創(chuàng)軌道交通技術開發(fā)有限公司，高級工程師，陜西 西安，710054
摘 要：針對基于DSP控制的全數字化高頻開關
電源，采用軟硬件結合的控制方法，實現有源功
率因數校正（APFC）電路PFC輸出過壓保護和移
相全橋電路開關器件瞬態(tài)過流保護2個功能。這
2種控制方法對全數字化控制技術進行了必要的
補充，使全數字化控制技術在全面推廣中得到更
有效的保證。
關鍵詞：數字信號處理器；DSP；移相全橋電
路；有源功率因數校正；APFC；全數字化高頻開
關電源；過壓保護；過流保護
中圖分類號：U284 文獻標識碼：A
文章編號：1001-683X（2016）12-0043-04
技術應用

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