基于CAN总线的三相逆变电源并联运行研究

论文摘要

近年来随着能源短缺和供电设备对供电电源的性能和可靠性要求的提高,逆变电源并联运行技术得到了大力发展。在逆变电源并联技术中,最重要的是如何限制模块间的环流,并使并联模块最终达到同步运行。传统方法被证明已经不能满足要求,随着DSP数字信号处理器运算速度越来越快,将DSP应用到逆变电源并联系统中已经成为一种趋势。本文在比较了国内外的并联系统控制策略的基础上,提出了将工业自动化领域热门的现场CAN总线技术引用到系统中,实现了真正的分布式控制和并联逆变电源系统的智能化,提高了实际运行中系统的可靠性。在研究和分析了单台三相逆变电源的数学模型的基础上,设计了基于SVPWM调制和电压闭环反馈控制的三相逆变电源,作为并联系统的基础。在并联运行技术的研究中,重点分析了并联系统的环流特性,电压特性和功率特性,提出了一种基于CAN总线的功率均分控制策略。仿真结果证明,这种方法对于环流的抑制和并联模块的同步运行是行之有效的。针对并联逆变电源系统,本文设计了CAN总线的接口电路和相应的通信模块,并在DSP上实现,确保了在并联运行过程中数据传输的完整性和实时性。最后在TMS320LF2407平台上,给出了逆变器控制和并联相关的硬件电路和软件流程图,并用MATLAB对本文涉及到的关键算法进行了仿真分析,给出了相应的波形。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景、研究目的和意义
• 1.1.1 本课题的背景
• 1.1.2 本课题的研究目的和意义
• 1.1.3 并联逆变电源的国内外发展状况
• 1.2 逆变器控制技术简介
• 1.3 逆变电源并联控制技术概述
• 1.3.1 集中式并联控制
• 1.3.2 主从模块法
• 1.3.3 分布式并联控制
• 1.3.4 无互联线式并联
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 单台三相逆变电源建模及其控制器设计
• 2.1 引言
• 2.2 逆变电源主电路分析
• 2.3 脉宽调制技术（PWM）的分析
• 2.3.1 电压空间矢量（SVPWM）控制
• 2.3.2 坐标变换
• 2.3.3 SVPWM 算法的实现
• 2.4 三相逆变电源控制器的设计
• 2.4.1 数字PI 控制器的设计
• 2.4.2 数字PI 控制器的改进
• 2.5 本章小结
• 第三章 三相逆变电源并联运行分析及控制策略
• 3.1 并联系统的工作原理及环流特性分析
• 3.2 逆变电源并联系统的功率特性分析
• 3.3 并联逆变电源系统电压闭环特性分析
• 3.4 三相逆变电源并联控制方案
• 3.4.1 基于功率均分的三相逆变电源并联控制
• 3.4.2 并联逆变电源系统同步的实现
• 3.4.3 功率检测方案
• 3.5 本章小结
• 第四章 CAN 总线技术在并联逆变电源系统中的应用
• 4.1 CAN 总线介绍
• 4.1.1 CAN 总线的主要特点
• 4.2 CAN 总线技术简明研究
• 4.2.1 CAN 总线的网络拓扑结构
• 4.2.2 CAN 总线网络架构
• 4.2.3 通信机制分析和通信方式选择
• 4.3 CAN 总线的硬件设计
• 4.3.1 CAN 控制器的选择
• 4.3.2 CAN 总线收发器选择
• 4.4 CAN 总线在并联逆变电源系统中的应用
• 4.4.1 CAN 控制器的初始化
• 4.4.2 发送信息程序设计
• 4.4.3 接收中断子程序设计
• 4.4.4 并联逆变电源系统的CAN 网络结构
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于DSP 的逆变电源软硬件实现
• 5.1 控制系统总体设计
• 5.1.1 DSP 及TMS320LF2407 介绍
• 5.1.2 系统控制框架
• 5.2 系统硬件设计
• 5.2.1 驱动电路设计
• 5.2.2 交流母线检测电路
• 5.2.3 电压采样电路设计
• 5.2.4 电流采样电路设计
• 5.2.5 过流保护电路设计
• 5.2.6 过压保护电路设计
• 5.3 基于DSP 的软件实现
• 5.3.1 三相逆变电源的数字控制
• 5.3.2 A/D 采样子程序
• 5.4 基于DSP 的SVPWM 算法实现
• 5.4.1 空间矢量PWM 波形
• 5.5 本章小结
• 第六章 仿真结果分析
• 6.1 仿真平台
• 6.2 仿真结果及分析
• 6.2.1 三相SVPWM 逆变电源的仿真结果及其分析
• 6.2.2 软件锁相环仿真
• 6.2.3 逆变电源并联系统的仿真结果及分析
• 6.3 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文及参与科研项目