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医疗仪器是融合高科技内涵最多的现代化产品之一,也最能体现一个国家的科学技术发展水平,因此设计出能够为仪器提供稳定直流电压的医用高精度净化电源的研究显得尤为必要。本文来自导师的国家“863”专项计划(“电气传动及控制系统节能技术的研发”课题2006AA042183协作项目——22kW PWM整流器的研究),以复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Device)与数字信号处理器DSP(DigitalSignal Processor)为控制系统的核心,以功率开关器件IGBT(Isolation Gate Bipolar Transistor)为整流开关器件,运用空间矢量脉宽调制SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)技术,设计了供医用变频器使用的前端整流装置。整套系统具有直流输出电压波动小、动态响应快、功率因数高等优点。本文详细地分析了医用高精度净化电源所采用的整流技术的原理和数学模型,根据电压空间矢量脉宽调制原理,在MATLABSIMULINK环境下搭建了控制系统的仿真模型,并对主电路参数和系统动态性能进行了选择和验证。
由于医用高精度净化电源系统要求必须具有抗干扰性和稳定性,所以在硬件电路的设计方面,利用DSP和CPLD组合控制方式来搭建以主电路、驱动电路、控制电路等为基础的系统硬件实验平台,对电路板采用独立电源供电、光电隔离、强弱电分开布线等方法,从而有效的提高了系统的稳定性和抗干扰能力。在软件设计方面,采用DSP软件的C语言和汇编语言,以及CPLD的硬件编程语言对控制系统进行了编程仿真,给出了控制系统的实现框图。编程采用分块化的设计思想,对相关模块做了详细的说明,分块化的思想保证了算法的可移植性,提高了系统的灵活性。
最后通过对系统仿真结果的分析,得出整套系统的设计基本合理,达到了提高医用净化电源精度的要求,并给出了需要完善的地方。