基于DSP的大功率UPS三电平逆变系统设计

论文摘要

随着信息化社会的来临,UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节。其中UPS关键组成部分逆变器对UPS整机的性能和效率起着决定性作用。三电平逆变器电路拓扑时其常用的一种结构形式。三电平逆变器能够降低功率器件耐压要求、降低谐波含量、普遍地采用SPWM脉宽调制控制策略。将DSP数字控制技术应用于三电平逆变器不仅简化了系统的硬件结构,提高系统性能和效率,还可以实现系统的优化控制。本文首先介绍了UPS整机分类和三种工作模式,同时还介绍了三电平逆变器电路结构。在此基础上,通过对三电平逆变器的工作过程分析,并与两电平逆变器模型进行比较,给出了三电平逆变器的控制方法。并介绍逆变器主功率电路、功率器件、电感电容、电压电流检测电路、保护电路、驱动电路以及控制电路的设计。以DSP TMS320F2808为数字控制平台,实现了本文提出的三电平逆变器SPWM脉宽调制控制策略。最后对研发样机进行实验,实验结果证明了理论分析和软硬件设计的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTARCT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源与研究目的及意义
• 1.2 多电平逆变器的研究现状及分析
• 1.2.1 二极管钳位型多电平逆变器
• 1.2.2 飞跃电容型多电平逆变器
• 1.2.3 独立直流源级联多电平逆变器
• 1.3 本文的研究目的和主要内容
• 第2章 三相四线三电平逆变器工作原理与控制策略
• 2.1 三相三电平逆变器的基本工作原理
• 2.2 两电平逆变器控制策略
• 2.3 三电平逆变器控制策略
• 2.4 本章总结
• 第3章 三电平逆变器硬件电路设计
• 3.1 整机架构以及功能介绍
• 3.1.1 整机架构介绍
• 3.1.2 整机工作参数介绍
• 3.2 逆变器主功率器件设计
• 3.2.1 主功率半导体开关器件选择
• 3.2.2 输出电感设计
• 3.2.3 直流母线电容的选取
• 3.2.4 输出滤波电容的选取
• 3.3 逆变器其余各部分硬件电路设计
• 3.3.1 绝缘场效应晶体管驱动电路
• 3.3.2 采样电路
• 3.3.2.1 输出逆变电压采样电路
• 3.3.2.2 电流采样电路
• 3.3.3 输出过流保护电路
• 3.3.4 DSP控制电路以及外围电路
• 3.3.5 DSP接口电路以及管脚定义
• 3.3.6 A/D转换
• 3.4 本章总结
• 第4章 基于DSP的数字化控制系统实现
• 4.1 系统控制模型
• 4.2 数字PWM产生机制
• 4.3 DSP中SPWM的实现
• 4.4 系统软件总体设计
• 4.4.1 主程序流程图
• 4.4.2 定时中断程序流程图
• 4.4.3 系统中断介绍
• 4.4.4 最终PWM控制信号生成
• 4.5 本章总结
• 第5章 实验样机测试波形
• 5.1 样机输出电压、电流波形测试
• 5.2 输出电压精度、失真度以及整机效率测试
• 5.3 测试过程中使用的仪器清单
• 5.4 本章总结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表文章