基于DSP的车载逆变电源的研究

论文摘要

随着国家实力的增长,武器装备正在逐步实现信息化。武器装备的有效供电将成为一个十分重要的问题,而传统的供电方式又有着自身的缺点。解决武器装备的供电问题显得十分重要,车载逆变电源系统将是武器供电系统的不二之选。逆变电源系统包括硬件电路和控制技术两个部分。硬件电路采用AC-DC-AC拓扑结构;控制技术主要是PWM技术,本论文采用了改进的不对称规则采样法实现PWM。为了使系统能够达到良好的输出跟踪性能,本论文采用实时控制的方式。由于电压环控制的效果不很理想,所以采用了电压外环电流内环双闭环PI控制方法。本论文首先建立了仿真系统,对采用的逆变电路和控制方式进行仿真验证,并确立了电路参数。根据车载逆变电源系统的硬件需求和软件需求,本论文采用TMS320F2812作为主控制器,TMS320F2812是TI公司专门为工业控制而推出的高性能DSP。TMS320F2812能够输出12路PWM波,带有16路12位的模数转换通道;并且在FFT和滤波技术方面有很大的优势。控制器和逆变电路分别属于弱电和强电系统,为了使两个系统不相互干扰,本论文采用光电系统对两个系统进行隔离。根据采用的硬件电路和控制器以及通过仿真确定的电路参数,本论文搭建了试验样机,并对设计的各个部分进行了实验。最后,本论文给出了样机的性能指标:逆变电源输出三相正弦交流380V,50Hz。总谐波畸变因数小于5%,电源利用率大于90%。性能指标完全符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 车载逆变电源的要求和特点
• 1.3 逆变技术的发展
• 1.4 逆变控制技术的发展
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 逆变电源的系统仿真
• 2.1 PWM调制原理
• 2.1.1 对称规则采样法
• 2.1.2 非对称规则采样法
• 2.2 空间矢量法
• 2.2.1 三相功率转换
• 2.2.2 空间矢量法的实现
• 2.3 控制系统的设计
• 2.3.1 逆变器的d-q数学模型
• 2.3.2 双闭环控制系统
• 2.4 逆变电源系统的仿真
• 2.5 本章小结
• 第3章 逆变电源的硬件设计
• 3.1 硬件设计的结构方案
• 3.2 逆变电路设计
• 3.2.1 逆变电路参数设计
• 3.2.2 逆变电路器件的选择
• 3.3 滤波器的设计
• 3.3.1 直流侧滤波器设计
• 3.3.2 交流侧滤波器设计
• 3.4 控制器设计
• 3.4.1 控制器的选型
• 3.4.2 控制器外围设计
• 3.5 驱动电路设计
• 3.6 调理电路设计
• 3.7 按键显示电路
• 3.8 本章小结
• 第4章 逆变电源的软件设计
• 4.1 DSP编程基础
• 4.1.1 CCS简介
• 4.1.2 DSP编程特点
• 4.2 软件系统设计
• 4.3 PWM的实现
• 4.3.1 事件管理器
• 4.3.2 PWM波的产生
• 4.3.3 PWM的实现
• 4.4 数字采样的实现
• 4.4.1 数字滤波技术
• 4.4.2 滤波器的设计
• 4.5 控制系统的实现
• 4.5.1 数字PI调节器的设计
• 4.5.2 PI调节器算法流程图
• 4.6 本章小结
• 第5章 逆变电源的样机分析
• 5.1 滤波器性能分析
• 5.1.1 直流滤波器
• 5.1.2 交流滤波器
• 5.2 PWM波形分析
• 5.2.1 PWM波的产生
• 5.2.2 带死区的PWM波
• 5.2.3 驱动信号输出
• 5.3 控制器系统性能分析
• 5.3.1 开环控制系统
• 5.3.2 闭环控制
• 5.4 系统输出结果分析
• 5.4.1 有效值计算
• 5.4.2 谐波分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢