可编程线性电源软件设计与实现

摘要

随着高品质线性电源在航空、航天及军事装备领域的广泛应用。需要更高性能的可编程线性电源来帮助验证用电设备和提高电源适应性，降低供电系统开发测试成本。目前国内线性电源装置输出精度低、测量精度低、频率范围较窄，与国外先进水平还有一定差距。 本文提到的可编程线性电源可作为高品质线性电源使用，也可进行宽频带自动波形编辑和控制，同时还提供特殊功能给用户使用。系统结合数字电路波形编辑、控制灵活和模拟电路功率输出精度高的特点，最大输出频率可达1500Hz，可作为单相或三相产品使用。可实现 DC/AC/DC+AC 输出、模拟电源异常、各种计测功能和时序功能。 本文从可编程线性电源的功能出发，分析了可编程线性电源的需求。制定了软件总体方案，提出了方案中的难点—高精度任意波形的编辑和高精度电压输出技术，进一步提出了解决方案，并在平台上得以实现。本文的主要工作分为以下几个部分： 首先，本文对可编程线性电源的需求进行了分析，最终选择了 ARM+DSP 双核处理器的方案。在DSP上运行DSP/BIOS实时操作系统，在CCS5.5平台上用C语言开发DSP程序；ARM核在Linux嵌入式平台上QT环境下采用C++语言编写界面程序。 其次，分析传统波形产生技术，在直接模拟频率合成和锁相环频率合成技术的基础上采用了一种新的波形产生技术—直接数字频率合成(DDS)技术。同时采用多通道音频接口(McASP)进行波形数据传输。保证了输出波形的同步性和系统带宽。 接着，在研究 RS485 接口标准的基础上，设计了一个高稳定性和实时性强的RS485 总线通信协议，实现信号的调幅和控制。为了保证电源最终输出电压的精度，在系统中引入了PID控制策略。在位置式PID算法和增量式PID算法的基础上提出了改进增量式PID算法，并且还介绍了两种PID控制策略的参数整定方法。 最后，对软件系统进行了研究，搭建了可编程线性电源的实验平台，对该可编程线性电源进行测试，并对测试结果进行了分析。测试结果表明各项参数检测功能均已实现，并且符合精度要求。

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