基于2812单相变频电源的研制

论文摘要

近年来，随着电力电子技术的发展，变频电源的应用十分广泛，主要应用在调速系统和供电电源两个领域。电力设备的电源对整个设备都有极重要的作用，因此对变频电源的研究具有重要的意义。本文基于DSP（TMS320F2812）研制一台单相变频电源。文章首先建立单相变频电源的数学模型，在此基础上，根据SPWM波形调制原理，应用MATLAB仿真软件，建立SPWM波形产生模型和单相变频电源的仿真模型，通过仿真对输出结果进行验证。针对变频电源整个系统，文章对整个变频系统的主电路、驱动电路、控制电路、采样电路进行了详细介绍，其中主电路采用交直交变频结构，整流电路采用三相不可控整流、大电容滤波、逆变桥选用富士公司的智能功率模块（IPM），输出滤波器采用T型滤波器；驱动电路主要是对IPM驱动电路的光耦隔离进行详细介绍；控制电路主要是针对以DSP（TMS320F2812）为核心的外围电路进行介绍，例如：电源电路、时钟电路、接口电路；采样电路主要是对电流、电压采样调理的过程进行介绍。由于系统中存在诸多回路，在设计和测量时，容易造成严重的后果，本文对易出现的问题进行详细说明，给系统的设计和测试带来极大的方便。控制策略和系统软件部分，本文先根据变频系统的数学模型确定双闭环控制策略，以输出稳定幅值、频率的电压，提高动态性能为目标对系统参数进行设计。通过MATLAB仿真验证，给出SPWM产生框图、AD采样框图和系统整体框图，最后，对系统实验结果进行分析，验证了系统设计的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 变频技术的发展
• 1.2.1 电力电子器件的发展
• 1.2.2 微处理器技术的发展
• 1.2.3 控制策略的发展
• 1.3 研究内容
• 第2章 变频器工作原理分析与仿真
• 2.1 引言
• 2.2 PWM 调制方式
• 2.2.1 SPWM 调制方式
• 2.2.2 SPWM 控制脉冲的实现方法
• 2.3 单相桥式变频器的数学模型
• 2.4 单相桥式变频器的仿真模型
• 2.5 小结
• 第3章 系统的硬件设计
• 3.1 电源的整体结构和工作原理
• 3.2 电源主电路设计
• 3.2.1 主电路结构选择
• 3.2.2 整流滤波电路的设计
• 3.2.3 逆变桥的选择
• 3.2.4 IPM 驱动电路设计
• 3.2.5 IPM 保护电路设计
• 3.2.6 IPM 驱动电源设计
• 3.2.7 输出 T 型滤波器的设计
• 3.3 DSP 控制电路设计
• 3.3.1 DSP 电源电路设计
• 3.3.2 DSP 时钟电路
• 3.3.3 JTAG 接口电路
• 3.4 采样电路
• 3.4.1 电流采样电路
• 3.4.2 电压采样电路
• 3.5 注意事项
• 3.5.1 硬件设计时注意事项
• 3.5.2 测试时注意事项
• 3.6 各部分实物图
• 3.7 本章小结
• 第4章 控制系统的参数设计与仿真研究
• 4.1 系统建模
• 4.2 系统的开环控制
• 4.3 电压电流双闭环控制设计
• 4.3.1 电流内环设计
• 4.3.2 电压外环设计
• 4.3.3 闭环系统仿真结果分析
• 4.4 小结
• 第5章 系统软件设计
• 5.1 系统初始化
• 5.1.1 DSP 初始化
• 5.1.2 AD 芯片初始化
• 5.2 SPWM 波形产生
• 5.3 AD 采样程序
• 5.4 调节器的计算
• 5.5 控制算法实现
• 5.6 结论
• 第6章 实验结果与分析
• 第7章 全文结论
• 7.1 本文主要工作
• 7.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢
• 附录