電力電子電路的數字化控制技術

王本濤　韓津華　宋旭輝

摘要：隨著高新技術的不斷發展，當前我國電子電路的安全保障水平得到了顯著地提升。在當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成的。這其中，主電路是負責傳遞電能，控制電路是以信號發射的方式來通斷控制主功率開關，這樣來實現對電路的輸出。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重地影響到電力電子電路的發展。所以，作者將在本文研究數字化控制技術在電力電子電路中的具體應用，并分析了這種技術的優勢，希望能提升電力電子電路的數字化控制技術水平。

關鍵詞：電力;電子電路;數字化控制技術

中圖分類號：TM571文獻標識碼：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

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

1電力電子電路中以單片機來實施調控

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，但是在相應的情況下將能讓計算機的集成系統在芯片上實現，從一定的角度來說，微型的芯片結可以作為計算機。微型芯片從物質體型上來說，體積小、質量輕的優勢比較明顯，在計算機軟件開發上將是其理論支撐，將為單片機對計算機構造和運行原理的掌握將打下堅實的基礎。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節，這對整個電路系統的運行情況產生直接的影響。在電力電子電路技術中為了對雙調控制高頻實現真正地控制，從特定的層面來說，運用單片機將能夠對PWM中的精度和高頻兩者的矛盾進行有效地解決。此外，在工業測控、智能儀器等領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模擬電路運用，借助于數字化的控制技術模式將推動工作效率實現有效地提升。但是不可否認，當前單片機在控制上，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產生了。

2在電力電子電路中DSP中進行調控

DSP中文意思就是數字信號處理器，將是對波特率發生器、FIFO緩沖器這兩者融為一身的最新的可編程處理器。這種設備將實現高速同步和標準的異步串口。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。精簡指令的系統化計算機中的DSP，很大部分的指令將可以在一個周期內實現完成，同時在同一個指令周期內將實現并行的處理技術。此外，DSP以哈佛結構的運用改進，數據和程序空間將變得更加獨立，將對程序和數據實現同時存儲。此外，DSP的高速硬件乘法器將讓其數據運算能力變得更加強大。一般地，單片機屬于復雜指令系統統計的計算機，將是以諾依曼機構為基礎，在同一空間將數據和程序進行存儲，這樣就出現在同一時刻對指令和數據的訪問沒法做到。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，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、監控以及保護系統進行控制，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中運用DSP，將負責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生了嚴重的影響。

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，同時將對傳統的可編程器件門中電路數不足的問題。同時，FPGA作為可重構器件，從功能邏輯上將實現結合用戶的需求來實施個性化的設定，所以處理速度比較快，在當前的電力電子電路中得到了十分廣泛地運用。從結構上來說，FPGA可以劃分為三個部分，這就是可編輯邏輯塊、可編程內部連線以及可編程I/O模塊。例如，在FPGA之中，將有幾千個等校門，以FPGA系統化地科學處理十分復雜的邏輯。此外，FPGA還能運用VHDL設計電路系統，分貝時門級描述、電路系統的行為描述以及RTL描述三個部分。如果條件達標的話，電力電子電路將混合仿真將實現三個層次，這樣就能數字化設計電路系統，將實現在體型、成本等方面具有巨大的優勢。

4結語

在電力電子電路中對數字化控制技術的運用，與傳統的模擬控制電路相比，優勢是十分明顯的，但是通過進一步研究也會發現其有一定的局限性和問題。電子電路技術的復雜化可以實現高頻化發展，單一的芯片將難以實現預期的效果。這就可以看出，在電力電子電路研發時，充分應用芯片的控制優勢以及組合運用相關條件，將有助于將數字化控制作用最大化地發揮出來，推動電力電子電路實現優化發展。

參考文獻：

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[3]袁寧.計算機控制技術在電力電子電路中的應用[J].通信電源技術，2013，03（03）：27-40.

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、智能應用。