[發明專利]一種全數字功率放大器

在審

• 申請號: 202110943656.7
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113721505A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 張紅彩;田看麗;陳晨;張旺;王一東;張奎華;夏樹杰
• 申請（專利權）人: 北京航天希爾測試技術有限公司;北京強度環境研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H03F3/20
• 代理公司: 北京知無憂專利代理有限公司 11880
• 代理人: 方燕玉

1.一種全數字功率放大器，包括直流電源電路、功率逆變電路、濾波電路、IGBT驅動電路、模塊數字控制電路和系統數字控制電路，其特征在于，所述直流電源電路的輸入端連接交流電，直流電源電路的輸出端連接功率逆變電路，功率逆變電路還分別連接濾波電路和IGBT驅動電路，濾波電路還分別連接負載和輸出反饋電路，模塊數字控制電路由數字脈寬調制模塊和數字控制算法模塊，輸出反饋電路還分別連接系統數字控制電路和數字控制算法模塊，系統數字控制電路還連接數字控制算法模塊，數字控制算法模塊還連接數字脈寬調制模塊，數字脈寬調制模塊還連接IGBT驅動電路，系統數字控制電路負責采集整個系統以及功率放大器內部各種運行狀態參數并進行前期信號調理，判斷功放連鎖保護邏輯，然后與操作界面通訊控制功放啟停，模塊數字控制電路接收功放給定控制信號和輸出反饋信號，經過運算處理得到PWM驅動信號，然后輸送到IGBT驅動模塊，從而控制功率模塊逆變電路開關管的通斷，輸出反饋電路負責采集模塊輸出的電壓和電流，然后經過模數轉換后傳送給功放控制系統，IGBT驅動電路將控制電路輸出的PWM驅動信號進行隔離和放大，為IGBT開關過程提供充足的驅動功率，直流電源電路從電網取得380V交流電壓，通過整流、濾波電路為功率模塊逆變電路提供直流電壓，功率逆變電路是由IGBT開關器件構成的逆變電路，它將直流電源電路整流而來的直流電壓逆變成PWM脈沖交流電，濾波電路將逆變電路輸出的PWM脈沖波形進行解調，從而得到功率放大的控制信號驅動負載工作。

2.根據權利要求1所述的一種全數字功率放大器，其特征在于，所述系統數字控制電路上還連接有觸摸屏操作界面。

3.根據權利要求1所述的一種全數字功率放大器，其特征在于，所述系統數字控制電路還連接有遠程操作界面。

4.根據權利要求1所述的一種全數字功率放大器，其特征在于，所述系統數字控制電路包括ARM、LCD觸摸屏、信號輸入輸出調理電路、遠程PC和模塊控制FPGA，ARM分別連接LCD觸摸屏、信號輸入輸出調理電路、遠程PC和模塊控制FPGA。

5.根據權利要求4所述的一種全數字功率放大器，其特征在于，所述模塊數字控制電路包括信號調理電路、A/D轉換器、PID算法模塊、三角形產生模塊、PWM調制模塊、光電隔離電路、IGBT驅動電路，信號調理電路有兩個，分別輸入振動試驗譜形和輸出反饋信號，A/D轉換器輸出端連接PID算法模塊，PID算法模塊的輸出端連接PWM調制模塊，PWM調制模塊還分別連接三角形產生模塊和光電隔離電路，光電隔離電路的輸出端連接IGBT驅動電路，振動試驗譜形信號和輸出反饋信號通過信號調理電路和A/D轉換電路產生數字信號，該數字信號通過FPGA的I/O端口輸入到FPGA的PID算法模塊，該模塊用于產生PWM調制所需的調制波。

6.根據權利要求5所述的一種全數字功率放大器，其特征在于，所述PID算法模塊、三角形產生模塊、PWM調制模塊組成FPGA，FPGA上還連接有數字量保護信號。

7.根據權利要求6所述的一種全數字功率放大器，其特征在于，所述FPGA內部還設有通信模塊。