新型逆变器控制系统研究

论文摘要

传统的AC／DC／AC式SPWM电压型逆变器，为了抑制整流输出的脉动直流电压在逆变器输出电压中产生低次谐波，在实际应用中通常使用一很大的直流滤波电容，但它的使用使逆变器具有网侧电流畸变率大、动态响应慢、成本高、体积大等弊端。为摒弃以上提及的种种弊端，本文采用了一种去除或仅保留一很小直流电容的新型三相不可控整流AC／DC／AC逆变器。即使逆变器整流桥后有一很小的直流电容，但不再主要起传统的直流滤波作用，而只是用来吸收负载的部分无功。本文着重研究新型逆变器控制系统，采用新的调制波重构技术和算法，最终通过软件来实现逆变器直流侧滤波电容的去除。本文介绍了国内外逆变器及其控制系统的现状，以及DSP(TMS320LF2407A)芯片主要特点基础上，重点阐述利用这样芯片构建一个逆变器数字化控制系统。在器件选择上采用高性能的DSP芯片，使复杂的调制波重构算法得以方便实现；采用IPM智能功率模块PM15RSH120，简化硬件电路，提高系统可靠性，实现设计模块化。本文设计了一台基于DSP(TI公司的TMS320LF2407A)为控制核心的新型逆变器实验样机，并对其数字控制系统的硬件和软件进行了设计，设计核心是控制系统调制波重构算法的实现，以DSP高速运算能力实现了控制系统的数字化，并在仿真中取得良好的效果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究概述
• 1.2.1 逆变器研究现状
• 1.2.2 数字信号处理技术发展
• 1.2.3 逆变器的数字控制技术
• 1.3 逆变器及控制技术的发展趋势
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本章小节
• 2 系统总体设计及工作原理
• 2.1 新型逆变器系统总体设计
• 2.2 系统的工作原理
• 2.3 本章小节
• 3 新型逆变器控制系统硬件设计与实现
• 3.1 功率模块
• 3.1.1 IPM概述
• 3.1.2 三相不可控整流桥
• 3.2 控制模块
• 3.2.1 DSP的选取
• 3.2.2 TMS320LF2407A芯片介绍
• 3.2.3 DSP最小系统
• 3.2.4 DSP扩展系统
• 3.2.5 电源模块
• 3.3 上位机系统硬件设计
• 3.3.1 串行通信模块
• 3.3.2 液晶显示模块
• 3.3.3 其他电路
• 3.4 本章小结
• 4 新型逆变器控制系统软件设计与实现
• 4.1 DSP软件开发环境介绍
• 4.1.1 DSP软件系统介绍
• 4.1.2 编程语言的选择
• 4.1.3 DSP软件开发流程
• 4.1.4 系统软件设计要求
• 4.1.5 定标处理
• 4.2 下位机系统软件设计
• 4.2.1 串行通信程序
• 4.2.2 保护及监控程序
• 4.2.3 PI算法实现
• 4.2.4 重构SPWM算法实现
• 4.3 上位机系统软件设计
• 4.3.1 上位机串行通信软件
• 4.3.2 键盘模块程序
• 4.4 本章小结
• 5 系统抗干扰设计
• 5.1 硬件抗干扰设计
• 5.1.1 电源系统的EMC设计
• 5.1.2 接地系统抗干扰设计
• 5.1.3 布线规则
• 5.2 软件抗干扰设计
• 5.2.1 看门狗方法
• 5.2.2 指令冗余
• 6 新型逆变器控制系统仿真
• 6.1 新型逆变器控制系统仿真
• 6.2 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文