中频稳压电源设计.pdf

第13卷第21期2013年7月科学技术与工程Vo1．13No．21Ju1．2013
l671—1815(2013)21—6252·[e-mail],

中频稳压电源设计

奚显阳顾文灿岳崇旺路钊
(中国人民解放军95881部队，北京100095；空军工程大学航空航天工程学院，西安710038)

摘要在无人机电网络实验中，中频交流电源的应用非常广泛，目前能够生产制造此类产品的主要是美国的TI等公司，由
于美国严格禁止对我国出口高科技类产品，导致中频电源成为制约我国无人机使用的一个重大因素，所以该电源的研制具有
重要意义。中频交流稳压电源是一个庞大的系统，主要根据实际需求，基于直接数字频率合成原理的中频交流电源设计方
案，并重点介绍采用PID技术，保持输出电压稳定。最后实验表明，该设计方法效果良好，信号稳定性好、线性好并且失真度
小，实现了需求所设定的目标。
关键词直接数字频率合成中频电源交流电源音频功放
中图法分类号TM432；文献标志码A

无人机一般采用发动机直接带发电机作为电根据直接数字频率合成技术，生成频率可调、
源系统的主电源，在地面无人机维修保障中，电网幅度可调、相位可调的三相正弦信号，正弦信号然
络实验一般采取采用两种方式：以拖动台带发电后通过前置放大器、功率放大器、变压器隔离输出，
机，作为系统主电源的称为热台方式；以特种电源形成三相电源。采用该方法设计的中频交流电源，
代替发电机作为系统电源的称为冷台方式。由于频率稳定度由锁相环保证，失真度小、波形好。相
热台方式采用发动机直接带发电机，热台转速为几邻两相的相位差为120度，由波形存储器中的波形
万转以上，转速高、损耗快，维护、使用成本很高。数据确定，不随负载变化而变化。采用线性音频功
冷台方式需要专门的电源设备，目前只有美国的TI放、变压器隔离输出，一方面保证了信号的不失真，
等公司能够生产制造，价格十分昂贵，由于欧美等另一方面降低了电源干扰。甲乙类推挽功率放大
发达国家对我国施行高科技产品禁运政策，更是加器又使信号放大时，信号的变形、失真最小。
强了我国自主研制此类产品的紧迫性。由此可见，
1系统设计
该类电源的有无直接影响着我国无人机的使用维
护，直接影响着我军战斗力的生成。1．1信号源分析与设计
美国德州仪器生产的该类特种电源，主要技术根据设计需求，中频交流电源的总体框图如图
指标如下：输出频率可调，频率可调范围0kHz至41所示。
kHz，频率步长0．1％；输出电压三相可调，线电压FPGA
Inte数182器54A相波形
'
100至250V，电压调节步长0．1V。在要求的输出汁rROM
}
范围内，其输出功率不小于每相1．2kW。输出失真晶振+Bi_熟。；
度小于<0．1％，有电压、电流、频率、功率显示，具有iL
C相波形
过载、短路、过热保护功能。ROM

图1电源总体设计框图
2013年4月10日收到，5月3Et修改
第一作者简介：奚显阳(1987一)，男，硕士。研究方向：机载计算机直接数字频率合成技术(DDS)[i-3]是从相位概
应用技术。
念出发直接合成所需波形的一种新技术，它事先将
21期奚显阳，等：中频稳压电源设计6253

所需波形数据固化在存储器中，通过一定的时钟读波，需要对其偏置电压进行转换，电压转换电路等
取波形数据，产生频率、相位可调的输出信号。直效图如图2所示。

接数字频率合成系统包括相位累加器、波形存储rI／0
2010。20(6)
器、D／A转换器和低通滤波器构成，具有频率分辨
率高，频率切换速度快和相位连续性好等优点。Vo=一10sin(tot)(7)
基准频率由1．8432MHz的晶振提供，通过In．模拟乘法器是通过D／A转换电路实现的，正弦
tel8254计数器和CD4046锁相环构成频率合成器，波信号作为D／A转换芯片的参考电压，根据数字衰
频率可通过设置Intel8254来调节。Intel8254计数减器的原理，只要通过设置D／A转换芯片的值就
器1设置为No。Intel8254计数器2设置为Ⅳ1用来可以调节信号幅度。
调节频率J。1．2反馈和功率放大电路设计
在工业控制中，应用最广泛的控制器是PID控
Ⅳ。0一==一256H-一75497．472(1)
准．z制器，它是按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)
双三相波形产生器生成双三相交流信号，把一结合而成控制规律，比例控制简单易行，积分的加
个周期的正弦波分成256个采样点，根据120。的相入能消除静差，微分项则能提高快速性，改善系统
差分两组存储。全累加器形成两个三相信号的相的动态性能。通过合理地调节PID控制器参数就能
位差0，0=(N2／256)X360。