基于EtherCAT总线的可编程电源研究.pdfVIP

学兔兔 务l lI5 地 基于EtherCAT总线的可编程电源研究 StudyonEtherCAT-basedprogram mablepowersupply 陈鹏展，刘百芬 CHENPeng．zhan．LIUBai．fen (华东交通大学 电气与电子工程学院，南昌330013) 摘 要：针对可编程电源的应用需求，提出了一类具有并联运行能力的直流可编程电源。以移相PWM 作为电源前级， BUCK变换作为电源后级，构成了可编程电源的主电路拓扑；选择高速实时 总线EtherOAT作为可编程电源的通信接口，在电源独立运行时作为外部指令输入接口，在电 源并联运行时构成网络，作为各电源间的数据交换通道；分析了可编程电源的控制结构，提 出了多电源并联运行时的分流方案及输出同步控制策略。对所设计的可编程电源性能进行了 评估，得到满意结果。 关键词：可编程电源；网络协同；环形耦合；EtherCAT总线 中圈分类号：TP273．3；TM423 文献标识码 ：A 文章编号 ：1009—0134(2013)11(JE)一0111—03 Ooi：10．3969／j．Issn．1009-0134．2013．11(I-)．31 0 引言 可编程 电源可根据用户程序设定或指令输 可编程电源的主电路拓扑结构如图l所示 ，主 入 ，通过对 电路拓扑中的开关器件进行调整，使 要包括两个部分：移相PWM变换和BUCK变换。 电源输出实时准确地跟随指令变化。在其应用过 市电输入经过校正整流后，经过前级移相全桥完 程 中，往往存在不同的需求，若为满足不同应用 成DC／DC隔离降压，获得稳定直流电压，然后根 需求而开发、设计、生产不 同规格的可编程 电 据指令设定的工作模式，经过后级BUCK变换获得 源 ，势必加大系统成本和设计周期，制约可编程 按指令变化的低纹波精密输出，通过开关管K5、K6 电源的应用 。具有并联运行能力的可编程 电源可 实现电流输出、电压输出和功率输出模式的切换 。 根据需要灵活组合成不同功率的电源系统，不仅 可以使可编程电源的设计模块化和标准化，而且 还能够实现电源系统 的冗余，提高其运行可靠 性，己成为其发展的一个重要方向Ⅱ】。 1 硬件结构设计 图1 主电路拓扑结构 1．1主电路拓扑设计 在可编程电源实际应用 中，需要具备 良好的 可编程 电源选用ST公司高性能微处理器 动态响应特性，较小的体积／功率比，以及较低的 STM32F407VGT6对移相全桥环节和BUCK变换环 电压和电流输 出纹波。针对可编程 电源的性能要 节中的功率开关管进行控制。当可编程 电源工作 求，考虑其指令输入特性、并联运行需求、频响 在电流输 出模式时，电源 以采样点2处的电流采样 带宽、体积及纹波指标等因素，选用全数字控制 值作为 电流反馈 ，通过调整开关管K5，使电流输 的多级串联变换作为可编程 电源 的主 电路拓扑方 出跟随指令变化 。当电源工作在电压或功率输 出 案 。多级串联调节易于使 电源输 出保持低较小的 模式时，以采样点2处的电流采样值作为电流反 纹波，减小电源重量及体积 】；全数字控制技术则 馈 ，作为电流控制 内环，以采样点3处的电压采样 可以简化