两个同频信号，特别是工频信号之间的移相，在电力行业的继电保护领域中是一个模拟、分析事故的重要手段。传统的移相方式都是通过三相供电用特殊变压器抽头，以跨相的办法来进行移相，可统称为电工式移相。还有一种方法就是在信号衰减后，经模拟电路或数字电路实现移相，再由功放进行放大输出，一般称为电子式移相。工频信号经倍频电路(一般为3600或36000倍频)产生倍频信号送至微CPU，由其经过D/A转换器进行波形重新合成，同时微CPU改变合成波形的起始点时间，再经功放放大输出实现移相，一般称为程控式移相。

　　现在常用的数字移相器由以下几个功能模块组成：变频单元（变压变频器），变流单元（升流器），移相单元（数字相位表）,数字电压电流表及辅助电路。

　　输入为市电，整流成直流后经降压斩波后输出，再经过逆变电路变为SPWM波，其基频为变频电源的输出频率。SPWM波经过变压器隔离后，再用LC滤波，就可以输出正弦波。这一能量转换过程通常表示为AC-DC-AC。

　　本设计要求性能指标为：三相电压输出0～380V；电流输出0～10A；直流输出电压0～50V；频率范围0～100Hz；按键设定，操作简单便捷，液晶显示。

　　①控制部分——使用DSP TMS320F2812内部外设EVA产生三相电压型逆变桥的SPWM，以控制逆变桥臂的IGBT导通关断；使用DSP内部EVA的定时器2来实现PWM驱动Buck电路；经过内部12位AD采样后反馈到PWM控制输出，以达到稳定直流电压的目的。经测试，直流电压输出较为稳定，负载调整率能够达到规定的要求，由于采用内部外设EVA来控制实现，调节方便，速度快，电压、频率能达到要求的精度。

　　②主回路——直流输出采用降压斩波电路，直流转换的效率较高，输出采用二级LC滤波；逆变部分采用三相桥式逆变，选用大功率型IGBT。

　　③保护部分——采用硬件保护和软件保护的方式。硬件保护由模拟电路来实现；软件保护由软件A/D采样部分实现。

　　④设定与显示部分——由于DSP资源丰富，采用独立按键控制，LCD12864显示，具有良好的人机界面。

　　MCU通过总线将控制数据（移相角，输出频率和幅值等）送入DSP，使用线性光耦隔离，在DSP中，使用内部事件管理器EVA/EVB产生12路SPWM触发脉冲，分别控制电压型、电流型逆变桥IGBT的开关状态，DSP内部集成功率模块保护中断机制。

　　整流单元如图2，根据系统要求，交流输入220V，输出最大10A，整流后空载输出为约310V（最大），带负载（约5A）后，直流电压大约下降8～9V。

　　E1为整流后进行滤波，如果电容值过大，寄生电感电阻过大，会造成不必要的能量损耗，而且在上电瞬间，会造成整流桥瞬间冲击电流过大。

　　本次设计采用为耐压450V的电解电容C=1200μF。整流桥采用KBPC5010型二极管，耐压为1000V，正向平均整流电流IF(AV)=50.0A（t=55℃）,且体积较小、发热低、较实用，所选器件符合本设计的要求。

　　Vref为直流电压输入，R0、C0为无感阻容吸收部分，以吸收IGBT关断瞬间储存的能量和滤除尖峰，RS为采样电阻，DCA-DCA为电流互感器，采样输出电流，“Sample”为采样输出端。各参数具体选取如下：

　　实际实验中，经过不同RC的匹配，最终选择电阻R0为100Ω/5W、C0为1μF/630V。

　　为了不影响后级输出，分压支路电流应尽可能的小，分压电阻尽量大，但考虑到电阻越大，内部噪声也越大，二者折中。DSP采样电压最大为3V，而直流输出最大为60V，故设定分压比例为1/20，选取如下：RS=5KΩ/0.1，RS=250Ω/0.1。

　　输出电感的量值对于在开关关断时维持到负载的电流十分关键。为了能在最极端的输出电压和输入电流条件下保证最小的电感值仍然支持降压变换器的输出电流,从而向负载输出电流,这个最小电感值是需要确定的一个量值。

　　其中，f为IGBT的开关频率（10～20kHz），D为占空比，IO为输出电流（5～10A）。可计算得LC=2.5～5.0mH，本设计取5.0mH。

　　输出Vdc=50V，Imax=10A，Rs采样输出电压，通过线性光耦，由DSP进行PID运算调节输出PWM信号，使Buck电路输出电压恒定50V。

　　输出端电容器（E2）是为了使输出电压变得平滑而使用的，升压型的产品因为针对负载电流而断续地流入电流，与降压型产品相比需要更大的电容值。在输出电压较高以及负载电流较大的情况下，由于纹波电压会变大，因此根据各自的情况而选用相应的电容值，推荐使用2000μF以上电容器。

　　为了获得稳定的输出电压，最好选用等效串联电阻（ESR）较小且容量较大的电容器。特别推荐使用低温特性及泄漏电流特性等优异的钽电解电容器或有机半导体电容器，而且采用小容值电容与大电容（耐压等级相同）并联可起到消除高次谐波与降低等效串联电容的作用。

　　在实验中发现，纹波与电感有较大关系，当输出电流未达到电感磁芯的饱和电流时，输出尖峰较小；当达到电感磁芯的饱和电流时，输出尖峰瞬间增大。改善电感及磁芯，采用饱和电流较大的电感，在尖峰较小的情况下，能够达到电流标准值。

　　由实验波形图可知，在IGBT开关时刻产生纹波。改善IGBT开关状态能够更好的降低纹波，在IGBT门极之前串联一25Ω电阻，可改善IGBT导通情况。输出直流50V纹波波形见图4。