基于DSP的正弦波逆变电源研究

论文摘要

现代逆变技术是电力电子技术中的重要组成部分。随着工业和科学技术的发展,用户对交流电能质量的要求越来越高,不同应用领域的要求日趋多样化,风能、太阳能等新兴能源迅速发展,使得正弦波逆变技术有着非常广泛的应用。本文首先对正弦波逆变电源的工作原理、分类,以及各种逆变电源的拓扑结构、工作特性进行了深入的研究,对PWM逆变技术的控制方式、输出特性进行了深入的分析,并对数字PID控制算法在正弦波逆变电源闭环控制中的应用进行了探讨。其次,本文提出了一种正弦波逆变电源的整体设计方案,设计了基于IPM模块的逆变电源主电路和以DSP为核心的逆变电源控制电路,详细介绍了各相关电路模块的原理与结构,并对系统软件设计的思路与实现方法以及关键程序的流程进行了介绍。最后,通过SPWM驱动信号输出实验和带载PWM逆变实验对整套系统软硬件设计的合理性进行了验证。实验结果表明,本文设计的逆变电源硬件电路和软件系统是成功的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 逆变技术的发展过程与现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 逆变电源系统概述
• 2.1 逆变电源系统基本结构
• 2.1.1 输入电路
• 2.1.2 输出电路
• 2.1.3 控制电路
• 2.1.4 辅助电源
• 2.1.5 保护电路
• 2.2 逆变主电路的基本形式和分类
• 2.2.1 电压型逆变器和电流型逆变器
• 2.2.2 单级逆变器和内高频环逆变器
• 2.3 逆变用功率半导体器件
• 2.3.1 逆变用功率半导体器件的发展
• 2.3.2 IGBT 和智能功率模块 IPM
• 2.4 PWM 逆变技术
• 2.4.1 PWM 技术的基本原理
• 2.4.2 生成PWM 波的基本方法
• 2.4.3 PWM 逆变基本电路及其控制方法
• 2.4.4 PWM 逆变电路的谐波及输出波形分析
• 3 逆变电源系统主电路设计
• 3.1 直流升压电路
• 3.1.1 BOOST 电路的工作原理
• 3.1.2 BOOST 电路参数设计
• 3.2 输出滤波电路
• 3.2.1 常K 型两元件Γ型低通滤波器
• 3.2.2 巴特沃斯型低通滤波器及其归一化参数设计
• 3.3 逆变主电路
• 3.3.1 逆变主电路参数设计和器件选型
• 3.3.2 三菱PS21865 概述
• 3.3.3 PS21865 的自举电路
• 3.3.4 PS21865 的接口电路
• 3.3.5 PS21865 的保护电路
• 3.3.6 电压、电流检测电路
• 3.3.7 系统散热及温度监测电路
• 4 基于 TMS320F2812 的逆变电源系统控制电路设计
• 4.1 TMS320C28x 系列芯片介绍
• 4.1.1 事件管理器模块（EVA，EVB）
• 4.1.2 数模转换模块（ADC）
• 4.2 电源电路
• 4.3 时钟电路
• 4.4 复位电路
• 4.5 译码及控制信号电路
• 4.6 串行通信接口电路
• 4.7 键盘接口电路
• 4.8 液晶显示接口电路
• 4.8.1 T6963C 液晶控制器原理
• 4.8.2 TMS320F2812 与 T6963C 液晶接口电路
• 5 逆变电源控制系统软件设计
• 5.1 使用TMS320F2812 生成SPWM 驱动信号
• 5.1.1 使用事件管理器获得三角波载波
• 5.1.2 利用IQmath 模块获得正弦调制信号
• 5.1.3 死区的设置
• 5.2 电压闭环控制算法
• 5.2.1 A/D 转换程序
• 5.2.2 数字PID 控制算法
• 5.3 逆变主电路保护程序
• 5.4 键盘与液晶显示程序
• 5.5 逆变电源控制系统软件流程
• 5.5.1 主程序流程
• 5.5.2 中断服务程序流程图
• 6 实验结果与分析
• 6.1 SPWM 驱动信号输出实验
• 6.2 带载PWM 逆变实验
• 7 结论
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录一 正弦波逆变电源主电路原理图
• 附录二 正弦波逆变电源硬件实物图
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文