電力電子電路的數(shù)字化控制技術(shù)

王本濤　韓津華　宋旭輝

摘要：隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前我國電子電路的安全保障水平得到了顯著地提升。在當(dāng)前實際使用的電力電子電路中，通常是控制電路和主電路兩者構(gòu)成的。這其中，主電路是負(fù)責(zé)傳遞電能，控制電路是以信號發(fā)射的方式來通斷控制主功率開關(guān)，這樣來實現(xiàn)對電路的輸出。目前我國電力電子電路還有一些不盡人意的地方，比如工作頻率不高、電路功率不高等問題，這些問題的存在將嚴(yán)重地影響到電力電子電路的發(fā)展。所以，作者將在本文研究數(shù)字化控制技術(shù)在電力電子電路中的具體應(yīng)用，并分析了這種技術(shù)的優(yōu)勢，希望能提升電力電子電路的數(shù)字化控制技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：電力;電子電路;數(shù)字化控制技術(shù)

中圖分類號：TM571文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-9129（2020）03-0025-01

Abstract：Withthedevelopmentofhighandnewtechnology，thesecuritylevelofelectroniccircuitsinChinahasbeensignificantlyimproved.Inthecurrentpracticalpowerelectroniccircuit，itisusuallycomposedofcontrolcircuitandmaincircuit.Amongthem，themaincircuitisresponsibleforthetransmissionofelectricalenergy，thecontrolcircuitisinthewayofsignaltransmissiontocontrolthemainpowerswitchonandoff，soastoachievetheoutputofthecircuit.Atpresent，therearesomeunsatisfactoryplacesinChina'spowerelectroniccircuit，suchaslowworkingfrequencyandlowcircuitpower.Theseproblemswillseriouslyaffectthedevelopmentofpowerelectroniccircuit.Therefore，theauthorwillstudythespecificapplicationofdigitalcontroltechnologyinpowerelectroniccircuitinthispaper，andanalyzetheadvantagesofthistechnology，hopingtoimprovethelevelofdigitalcontroltechnologyinpowerelectroniccircuit.

Keywords：Electricpower;Electroniccircuit;Digitalcontroltechnology

在電力領(lǐng)域中電力電子電路技術(shù)的應(yīng)用，指的是在一定的情況下以電力電子電路技術(shù)來對實現(xiàn)器件控制以及電能的變換。從轉(zhuǎn)換功率的角度來說，一般是在1W到1GW之間。與信息電子技術(shù)相比，將具有十分明顯的差異。信息技術(shù)將是模擬化的電子技術(shù)，在計算機信息處理中得到了應(yīng)用。但是電力電子技術(shù)是對轉(zhuǎn)換電力的運用。在新時期，與傳統(tǒng)的模擬控制相比，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展的主流趨勢，將有助于對變參數(shù)的調(diào)整等優(yōu)勢，數(shù)字化控制技術(shù)在電力電子電路中的廣泛應(yīng)用，將使得其安全性、可靠性實現(xiàn)了提升。

1電力電子電路中以單片機來實施調(diào)控

單片機指的是在電力電子電路中微控器。從表面上來看，將是邏輯性的功能芯片，但是在相應(yīng)的情況下將能讓計算機的集成系統(tǒng)在芯片上實現(xiàn)，從一定的角度來說，微型的芯片結(jié)可以作為計算機。微型芯片從物質(zhì)體型上來說，體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)勢比較明顯，在計算機軟件開發(fā)上將是其理論支撐，將為單片機對計算機構(gòu)造和運行原理的掌握將打下堅實的基礎(chǔ)。在使用電力電子電路過程中，單片機的作用就是對電壓電流進行運算和調(diào)節(jié)，這對整個電路系統(tǒng)的運行情況產(chǎn)生直接的影響。在電力電子電路技術(shù)中為了對雙調(diào)控制高頻實現(xiàn)真正地控制，從特定的層面來說，運用單片機將能夠?qū)WM中的精度和高頻兩者的矛盾進行有效地解決。此外，在工業(yè)測控、智能儀器等領(lǐng)域中都能運用到單片機，在以后單片機可能會運用到生活家電中。運用單片機將是全新突破傳統(tǒng)模擬電路運用，借助于數(shù)字化的控制技術(shù)模式將推動工作效率實現(xiàn)有效地提升。但是不可否認(rèn)，當(dāng)前單片機在控制上，頻率和精度之間的矛盾還未完全解決。這種情形下，DSP以更先進的電子電路技術(shù)產(chǎn)生了。

2在電力電子電路中DSP中進行調(diào)控

DSP中文意思就是數(shù)字信號處理器，將是對波特率發(fā)生器、FIFO緩沖器這兩者融為一身的最新的可編程處理器。這種設(shè)備將實現(xiàn)高速同步和標(biāo)準(zhǔn)的異步串口。與單片機相比，DPS的CPU在處理速度將更快，集成程度將更高，同時存儲量也很大的。精簡指令的系統(tǒng)化計算機中的DSP，很大部分的指令將可以在一個周期內(nèi)實現(xiàn)完成，同時在同一個指令周期內(nèi)將實現(xiàn)并行的處理技術(shù)。此外，DSP以哈佛結(jié)構(gòu)的運用改進，數(shù)據(jù)和程序空間將變得更加獨立，將對程序和數(shù)據(jù)實現(xiàn)同時存儲。此外，DSP的高速硬件乘法器將讓其數(shù)據(jù)運算能力變得更加強大。一般地，單片機屬于復(fù)雜指令系統(tǒng)統(tǒng)計的計算機，將是以諾依曼機構(gòu)為基礎(chǔ)，在同一空間將數(shù)據(jù)和程序進行存儲，這樣就出現(xiàn)在同一時刻對指令和數(shù)據(jù)的訪問沒法做到。因為單片機的ALU功能限制，對于乘法運算就可以以軟件來實現(xiàn)，但是需要更多的指令周期，相比來說速度有點慢。在具體的電力電子電路中，DSP的作用及時對主電路、監(jiān)控以及保護系統(tǒng)進行控制，在具體運用中將有UPS逆變控制電路等。在電力電子電路系統(tǒng)中運用DSP，將負(fù)責(zé)控制顯示以及上位機的通信。雖然從目前來說，運用DSP具有很多的優(yōu)勢，但是也存在一定的問題和不足。比如，PWM信號頻率與精度兩者之間的矛盾，采樣超時等問題，將對電路的控制性能產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

3在電力電子電路中FPGA的具體運用

FPGA指的是可編程門列陣。這是以GAL與EPLD編程器為基礎(chǔ)運用而來的，將符合新時期對專用繼承電路的需求，對定職電路中的問題和不足進行很好地解決，同時將對傳統(tǒng)的可編程器件門中電路數(shù)不足的問題。同時，F(xiàn)PGA作為可重構(gòu)器件，從功能邏輯上將實現(xiàn)結(jié)合用戶的需求來實施個性化的設(shè)定，所以處理速度比較快，在當(dāng)前的電力電子電路中得到了十分廣泛地運用。從結(jié)構(gòu)上來說，F(xiàn)PGA可以劃分為三個部分，這就是可編輯邏輯塊、可編程內(nèi)部連線以及可編程I/O模塊。例如，在FPGA之中，將有幾千個等校門，以FPGA系統(tǒng)化地科學(xué)處理十分復(fù)雜的邏輯。此外，F(xiàn)PGA還能運用VHDL設(shè)計電路系統(tǒng)，分貝時門級描述、電路系統(tǒng)的行為描述以及RTL描述三個部分。如果條件達(dá)標(biāo)的話，電力電子電路將混合仿真將實現(xiàn)三個層次，這樣就能數(shù)字化設(shè)計電路系統(tǒng)，將實現(xiàn)在體型、成本等方面具有巨大的優(yōu)勢。

4結(jié)語

在電力電子電路中對數(shù)字化控制技術(shù)的運用，與傳統(tǒng)的模擬控制電路相比，優(yōu)勢是十分明顯的，但是通過進一步研究也會發(fā)現(xiàn)其有一定的局限性和問題。電子電路技術(shù)的復(fù)雜化可以實現(xiàn)高頻化發(fā)展，單一的芯片將難以實現(xiàn)預(yù)期的效果。這就可以看出，在電力電子電路研發(fā)時，充分應(yīng)用芯片的控制優(yōu)勢以及組合運用相關(guān)條件，將有助于將數(shù)字化控制作用最大化地發(fā)揮出來，推動電力電子電路實現(xiàn)優(yōu)化發(fā)展。

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作者簡介：王本濤（1985.5-），男，山東濟南，漢，本科，研究方向：電子電路、自動控制。

韓津華（1985.1-），男，山東濟南，漢，本科，研究方向：自動化控制、電力電子、智能制造。

宋旭輝（1983.10-），男，山東濟南，漢，本科，研究方向：電力電子技術(shù)、智能應(yīng)用。