程控多功能三相功率源的设计

　　前言

　　程控三相交流功率源的应用十分广泛，它被大量应用于冶金、通信、化工、电力及军工等诸多行业。用于交流调压、调功、调光及电机软启动等工业自动化控制领域，还可以用于计量以及产品的性能试验等方面。用于计量和产品试验等领域的功率源对于其输出波形要求较高，要求功率源输出完整的正弦波信号，对于正弦波的失真度有一定的限制。目前此类交流功率源的实际输出功率都很小，它们一般只强调单项指标，即电流或电压输出。而用于电能表计量时，其功率源输出的不是真实的功率，而是利用产生“虚功率”的方法来实现电能的计量。在某些产品的性能试验或计量过程中需要产生实际的交流功率，且要求其任意相的电流、电压、相位都能够独立调节。目前的交流功率源都无法满足要求，本文介绍的三相功率源就是为解决这个问题而设计的，它能输出低失真度的正弦波信号，最大输出功率200W，能实现任意相电压、电流、相位的独立调整，能够产生既不平衡又不对称的功率信号。

　　硬件设计

　　整机原理　

　　为满足程控功率源的功能要求，本设计采用的是多CPU结构，由一个单片机作为控制单元，控制三个相互独立的相信号发生器，产生三个互差120°的正弦电压信号。每一相信号发生器都以一个单片机为核心，产生一个幅值和相位都可以调整的正弦电压信号，该电压信号经功率放大器放大后输出。控制单元负责管理键盘、液晶显示及串口通信，控制相信号发生器按要求产生出三相交流电压信号。控制单元通过I2C串行总线与各相信号发生器连接，并发送各种控制命令与数据。图1为整机原理框图。