基于双mcu数控逆变电源及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电子与自动化控制技术领域，具体的说是设及一种基于双MCU数 控逆变电源及控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子与自动化控制行业的快速发展，对数控逆变电源控制技术的要求逐 渐的提高，一个高质量、良好的逆变电源需要具备一定的条件:输入高功率因素;输出低阻 抗;稳态时精度高;暂态时响应快;稳定性好河靠性高;实时性控制好;电磁干扰性小;具有 较高的效率;而数字化控制技术W及软件控制算法是解决现有数控逆变电源问题的重要方 法。
[0003] 为解决上述问题，授权公告号为授权公告号CN 202475301 U公开了一种逆变电 源，包括推挽变换器、DC/AC桥式转换器、输入电压采样模块、输出电压采样模块，W及MCU控 制模块，该MCU控制模块分别与所述输入电压采样模块、所述输出电压采样模块及所述输出 电流采样模块连接，采集来自上述S个模块输出的所述信号，并将采集的所述信号进行A/D 转换;还与PWM驱动模块连接，并能够根据采集的所述输出电流采样模块的所述输出电流及 所述输入电压采样模块的所述输出电压调整所述PWM控制信号，并将所述PWM控制信号输出 至所述PWM驱动模块，调节PWM占空比，使得所述推挽变换器的输出电压能够跟随所述输入 电压及所述输出电流变化。该种逆变电路采用单个MCU来实现一个多功能的数控逆变电源， 虽然在硬件设计上比较简单，但是对于一个系统的可靠性、性能、W及效率将会下降并且软 件编程也较为复杂。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种基于双MCU数控逆变电源及控制方 法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:基于双MCU数控逆变电源，其特征在 于:包括主回路、双MCU控制器、ADC采集模块、外接控制器。
[0006] 主回路包括Boost升压电路、H桥驱动电路和H桥逆变电路，该Boost升压电路与电 源模块连接，H桥驱动电路与Boost升压电路连接，用于把Boost升压电路输出的直流电压进 行相位变换后输出的交流电压输送至H桥逆变电路；
[0007] ADC采集模块用于采集Boost升压电路的电压信号，并经过滤波整形后输出至双 MCU控制器；
[000引双MCU控制器，包括主MCU和从MCU，所述主MCU与ADC采集模块连接用于接收ADC采 集模块采集的系统数据并进行信号处理后转成PWM输出，所述从MCU为与外界控制器连接、 同时与上位机之间通信，该主MCU和从MCU通过SP巧邮ART进行双机通信，且有在主MCU更新 数据时才与从MCU通讯。
[0009] 优化的，主MCU为Piccolo系列DSP控制器，从MCU为NuMicro NUC140控制器。
[0010]优化的，主MOJ根据数字信号转换的P歷信号由；路输出，分别输入Boost升压电 路、H桥驱动电路和H桥逆变电路。
[0011] 优化的，外接控制器包括显示器和键盘。
[0012] 优化的，还包括辅助电源，该辅助电源与双MCU控制器连接。
[0013] 优化的，ADC采集模块后级设有一个错位二极管。
[0014] 基于双MCU数控逆变电源的控制方法，其特征在于:权利要求1至6任意一项所述的 基于双MCU数控逆变电源，更新数据时具体步骤如下：
[001引步骤1，控制设备通过从MCU向主MCU发送预设值；
[0016] 步骤2，输入Boos t升压电路的PWM控制信号中断；
[0017] 步骤3,通过ADC采集模块采集的Boost升压电路的电压信号，并将采集信号传输至 主 MCU;
[0018] 步骤4，主MOJ根据ADC采集模块采集信号进行计算，调节后发回一个数据给从MCU、 同时调节后数据也将给输出新的PWM控制信号，改变PWM的占空比；
[0019] 步骤5，Boost升压电路根据更新的PWM控制信号将电源模块进行直流电压升压转 换输出电压达到预定的值。
[0020] 进一步的，步骤3中ADC采集模块采样时，硬件上采用低通滤波器进行滤波处理，同 时进行软件的滤波，该软件滤波是用AD采集十个数据，先对数据处理先进先出保持只有十 个数在对十个数求平均的算法。
[0021 ] 进一步的，步骤4主MCU计算时加入PID进行计算。
[0022] 进一步的，步骤4主MOJ计算时，PWM使用面积等效法产生一系列的等高不等宽的矩 形波，最后通过查表的方式来实现SPWM逆变。
[0023] 由上述对本发明的描述可知，本发明提供的基于双MCU数控逆变电源及控制方法， 其主MCU与从MCU之间通过SPI和UART进行高速双机通信，其中主MCU用于多种开关电源拓扑 结构的PWM脉冲信号输出故障保护输出与检测信号输入，W及多路直流、交流、脉冲模拟量 的输入与检测，从MCU则用于与外界控制器连接，实现广泛的连接特性，同时能够大大降低 主MCU的负担，实现逆变电源的高可靠性，高效率，低成本的数字化控制;此外主MCU只有在 更新数据时才与从MCU通讯，大多数时间是在采集数据和处理数据，简化代码的编写程序并 可实现多人合作共同独立编写程序。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明基于双MCU数控逆变电源的总体框图。
[0025] 图2为Boost升压电路的拓扑结构图。
[0026] 图3为H桥逆变电路的拓扑结构与原理图。
[0027] 图4为基于双MCU数控逆变电源的控制流程图。
[002引图5为查表方式产生SPWM的图。
【具体实施方式】
[0029] W下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的描述。
[0030] 参照图1所示，基于双MCU数控逆变电源，包括主回路、双MCU控制器、ADC采集模块、 外接控制器、辅助电源，其中主回路包括Boost升压电路、H桥驱动电路和H桥逆变电路，外接 控制器包括显示器和键盘；
[0031] Boost升压电路与电源模块连接，当控制MOSFET管S2在导通状态下，则输入电压化 将会W恒定的电流对电感L进行储能，同时二极管S2反向截止，保证电感储能正常，使输出 电容C2对负荷供电。当控制MOSFET管S2处于断开状态下，则输入电压化和电感L上积蓄的能 量一起对负载供电，运样就可W达到升压的目的。
[0032] Boost变换电路的输出电压为：
[0034] 其中a表示为MCU输出PMW波形的占空比，Uo表示为Boost变换电路的输出电压，Us表 示为Boost变换电路的输入电源；
[0035] H桥驱动电路与Boost升压电路连接，用于把Boost升压电路输出的直流电压进行 相位变换后输出的交流电压输送至H桥逆变电路，主要是通过控制器对MOSFET的开通和关 断频率来实现直流电源转化为交流电源，当控制MOS阳T管Si和S2同时导通，MOS阳T管S3和S4 同时关断时，则输出电压化将输出一个正值交流信号，当控制MOSFET管S3和S4同时导通， MOSFET管Si和S2同时关断时，则输出电压化将输出一个负值交流信号，运样就能输出交流信 号，交流信号的频率是通过控制器的调节载波频率来控制正弦信号频率，正弦信号的幅值 是通过控制器的载波幅值来控制；
[0036] ADC采集模块用于采集Boost升压电路的电压信号，并经过滤波整形后输出至双 MCU控制器，ADC采集模块输入电压要求不得超过3.3V，然而很多时候外界输入电压并不是 控制器所需要的电压0-3.3V内，因此需要用一个运放电路来放大或者缩小信号，使得信号 可W在需要的电压范围内，在ADC采集模块后级后级加一个错位二极管使得电压达到忍片 需求的电压值范围内；
[0037] 双MCU控制器，包括主MCU和从MCU，主MCU为Piccolo系列DSP控制器，从MCU为 NuMicro NUC140控制器，所述主MCU与ADC采集模块连接用于接收ADC采集模块采集的系统 数据并进行信号处理后转成PWM输出，主MOJ根据数字信号转换的PWM信号由S路输出，分别 输入Boost升压电路、H桥驱动电路和H桥逆变电路，所述从MCU为与外界控制器连接、同时与 上位机之间通信，该主MCU和从MCU通过SP巧邮ART进行双机通信，且有在主MCU更新数据时 才与从MCU通讯。
[0038] 辅