基于DSP的高频通信电源运行控制方法

李 丽，胡艳君，张 磊，叶 鸽

（1.长春工业大学 人文信息学院，吉林 长春 130000；2.大陆汽车电子（长春）有限公司 连云港分公司，吉林 长春 130000）

0 引 言

高频通信电源主要由整流器、蓄电池以及直流配电屏等组成，其中核心硬件设备为整流器，属于一种整流装置。目前，现有控制方法虽然能够基本满足高频通信电源运行的控制需求，但是随着高频通信技术的快速发展，对高频通信电源运行控制要求逐渐提高，既要保证不间断供电，还要保证电源回归稳态时间短暂[1,2]。现有控制方法在实际应用中无法满足控制要求，高频通信电源回归稳态时间较长，为此提出了基于DSP的高频通信电源运行控制方法研究。

1 DSP在高频通信电源运行控制中的应用优势

在高频通信电源运行控制中应用DSP主要优点包括以下几点。首先，DSP的应用可以实现高频通信电源运行智能控制，使高频通信电源的智能化和数字化程度更高，电源的供电性能更加稳定和安全[2]。当在高频开关工作状态下，模拟控制和模数混合控制两种方式都难以达到良好的控制效果，而数字信号处理器的应用可以从根本上减少高频通信电源运行回归稳态时间，进而提高高频通信电源的性能指标[3]。其次，DSP的应用可以使高频通信电源运行控制更加灵活，在控制过程中不需要改变硬件电路，一旦发现电源运行出现错误或者不稳定，只需要通过控制程序执行高频通信电源运行控制指令[4]。最后，可以提高电源控制的可靠性。由于数字信号处理器具有高可靠性、高稳定性以及高精度等优点，数字信号处理器在信号处理速度上也有所增强，从根本上解决了高频通信电源回归稳态比较缓慢的问题，在高频通信电源运行控制中具有良好的应用前景[5]。

2 高频通信电源运行控制方法

2.1 基于DSP的高频通信电源运行拓扑矢量变换处理

为了保证高频通信电源运行稳定性，利用DSP对高频通信电源拓扑矢量进行处理转换，设计一个电源拓扑信号处理转换程序，控制高频通信电源拓扑矢量合理分配。此次选取MTS361F145型号DSP，将其安装在高频通信电源拓扑结构上，对每一个输入到电源拓扑结构上的矢量参数进行计算分析，其计算过程如下。在DSP信号处理单元中将高频通信电源每个扇区再分成8个子扇区，利用方程组对高频通信电源拓扑矢量进行描述，其方程组如下所示：

式中，T1和T2分别是高频通信电源网络拓扑结构扇区内每个小扇区临近的两个矢量L1和L2的作用时间；T3为零矢量的作用时间；T*为所有拓扑矢量作用时间总和。利用DSP计算出高频通信电源拓扑矢量作用时间，DSP信号处理单元根据矢量的电平值来合理转换矢量作用的时间，即可使拓扑矢量能够均衡的落在高频通信电源拓扑结构上。

2.3 高频通信电源输出电容中点平衡控制

设计高频通信电源输出电容中点平衡控制方程组，如下所示：

式中，r表示电源输出电容中点控制环输出矢量时间；TA表示电源A相载波矢量作用时间；TB表示电源B相载波矢量作用时间；TC表示电源C相载波矢量作用时间。以此通过闭环控制达到对高频通信电源输出电容中点的平衡控制，使整个高频通信电源运行稳定，以此完成基于DSP的高频通信电源运行控制。

3 实验论证分析

3.1 实验设计

将某高频通信电源作为实验对象，该高频通信电源直流母线电压为220 V，三相平衡阻感负载电感为45 mH，三相平衡阻感负载电阻为20 Ω，三相平衡阻感负载分压电容值为1 200 uF，高频通信电源基波频率为100 Hz。利用基于DSP的高频通信电源运行控制方法与传统控制方法对该电源进行控制，设置实验参数如下，相电压有效值为220 V，网侧电感为15 mH，直流侧电容为5 000 uF，负载电阻为50 Ω，直流母线电压指令值为850 V。

在实验时间为0.8 s时，令高频通信电源运行中的负载由5 Ω突变为20 Ω，在实验时间为0.25 s时，令高频通信电源运行中的负载由20 Ω突变为80 Ω，在实验时间为0.65 s时，令高频通信电源运行中的负载由80 Ω突变为150 Ω，在实验时间为1.75 s时，令高频通信电源运行中的负载由150 Ω突变为240 Ω，在实验时间为2.65 s时，令高频通信电源运行中的负载由240 Ω突变为180 Ω，在实验时间为3.45 s时，令高频通信电源运行中的负载由180 Ω突变为20 Ω。实验中记录两种控制方法控制数据，并详细记录高频通信电源回归稳态时间，将其作为实验结果，对比控制方法进行对比分析。

3.2 实验结果分析

实验以在应用两种控制方法下高频通信电源运行回归稳态时间长短作为实验结果，将设计方法用方法1表示，将传统方法用方法2表示，实验结果如下表所示。

表1 两种方法高频通信电源回归稳态时间对比

从表1可以看出，当高频通信电源运行过程中发生负载电压突变时，应用此次设计方法高频通信电源回归稳态时间远远短于传统方法，可以使高频通信电源快速回归稳态，证明了此次设计方法可以满足高频通信电源运行控制需求。

4 结 论

本文针对传统控制方法存在的缺点，利用DSP设计了一套高频通信电源运行控制方法，该方法实现电源运行控制主要分为两部分，一是在DSP中设计一套处理程序，利用DSP对高频通信电源运行拓扑矢量进行处理变换，将电源运行过程中拓扑矢量均衡落在电源的拓扑结构上，避免出现拓扑矢量拥挤而导致高频通信电源运行失稳，二是对高频通信电源输出电容中点平衡进行控制，通过对高频通信电源运行的全面控制，使高频通信电源可以稳定运行。此次研究有效解决了高频通信电源运行控制中电源回归稳点时间较长的问题，对保障高频通信电源稳定运行，提高高频通信电源供电性能具有良好的现实意义，此外DSP的应用还可以使高频通信电源运行实现全数字化控制。