利用智能同步器實作電力配置設定系統的穩定電壓和頻率
前言：一種通過監測、控制和提供基于高低電壓和頻率跳閘機制的分布式電能監測系統的機會，以避免對負載造成任何損害。所設計的系統包括開關模式電源(SMPS)、直接數字合成器(DDS)和PIC16F876A微控制器技術，用于穩定的電壓和頻率輸出。
采用Proteus設計套件8.11版本軟體和Benchcope SDS1102CN進行模組化和仿真。硬體原型在電信基站實施以進行資料采集和分析，該原型的實施提供了穩定和恒定的222 V/50 Hz和112 V/60 Hz輸出，分别對應電壓和頻率性能的99%和99.8%的效率。還讨論了系統可以采用的不同技術，以減輕電壓和頻率對客戶裝置的影響。
電力配置設定系統中與電壓和頻率不穩定性相關的問題，通過利用現代技術以更高效的方式提供電力并響應各種條件和事件，需要一種智能電壓和頻率同步器來優化供應電壓和頻率，使其從較低或較高的水準調整到正常的220/110VAC和50 Hz/60 Hz。
在廣泛的頻率範圍内，直接數字合成(DDS)是一種精确的頻率生成方法。它是一種産生時變數字信号的方法，然後将其轉換為模拟正弦波形，以固定間隔采集波形參考的瞬時電壓樣本，将其數字化并存儲在微控制器的記憶體中。
為了重制波形，從微控制器的記憶體中讀取數字化的電壓樣本，并以其原始采樣頻率饋送給DAC。DAC的輸出經過濾波以産生原始波形。本文使用微控制器的雙PWM子產品作為DAC。PWM子產品将生成占空比由一個值設定的方波。首先需要确定波形、采樣點數和采樣間隔。使用了半周期正弦波。
采用的是基于微控制器的方法，微控制器PIC16F876A具有内置的PWM子產品，通過程式設計和配置與PWM硬體子產品相關的寄存器來設定。微控制器生成脈沖寬度信号，然後采用數字邏輯建立相移，用于驅動H橋的所有輸入。這種基于微控制器的方法能夠實作脈寬調制，并通過相移控制來實作智能電力電壓和頻率同步器的設計與實作。
不穩定的交流電壓在100V AC - 270V AC的範圍内進入系統。通過使用電磁幹擾（EMI）濾波器和暫态抑制器，可以最大限度地減少系統内外的EMI噪聲。經過二極管整流器将交流電壓轉換為直流，并通過電解電容進行濾波。得到的輸出電壓範圍為141V到381V的直流電。通過過壓和過流感應保護電路，将輸出電壓饋送到DC-DC轉換器。
當電流和電壓超出範圍時，保護電路将關閉系統，并向DC-DC轉換器提供回報，以實作閉環操作。DC-DC轉換器的輸出是一個幹淨的325V直流電源。該直流電源與基于高壓MOSFET的H橋電路相連接配接。H橋MOSFET配置用于通過脈寬調制（PWM）将高壓直流轉換為交流電。微控制器負責生成适當的PWM信号來驅動H橋。
微控制器使用直接數字合成（DDS）來生成脈寬調制正弦波信号，該信号在頻率上非常穩定且具有固定的幅度。使用組合邏輯從微控制器生成的PWM信号中導出互補驅動信号。互補驅動信号被饋送到H橋MOSFET驅動器，它們緩沖信号以驅動H橋MOSFET。H橋的電壓輸出經過單極LC濾波器，去除所有高頻噪聲，提供幹淨穩定的電壓輸出，用于供電裝置和負載。
實際電路中來自微控制器用于通過IR2110 MOSFET驅動器驅動上MOSFET的方波信号A和B。H橋的輸出仍然是一個方波，盡管是交替的。為了得到一個幹淨的正弦波，使用了LC濾波器。由于仿真限制，仿真中使用了一個RC低通濾波器。得到的輸出波形。
從仿真結果可以看出，當SW1閉合時，液晶顯示屏顯示了指定的輸出和輸入主電壓和頻率，分别為110V、60Hz。驅動信号饋送到H橋的MOSFET的栅極上。
結論：當微控制器的方波信号通過IR2110 MOSFET驅動器驅動MOSFET時，輸出的H橋仍然是一個方波，盡管是交替的。為了得到一個幹淨的正弦波，使用了LC濾波器。由于仿真限制，仿真中使用了一個RC低通濾波器。得到的輸出波形。
