三相正弦波变频电源的设计

目录
目录 摘要 ...................................................................................................... III
Abstract ............................................................................................... IV 1 引言 ..................................................................................................... 1
6 结论 ....................................................................................................10
6.1 取得的成绩 ....................................................... 10 6.2 存在的不足和今后的努力方向 ........................................ 10
5. 应用程序设计部分............................................................................ 9
5.1 VHDL 硬件描述语言简介.............................................. 9 5.2 正弦波顶层设计程序 ................................................ 9
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电子信息科学与技术本科专业毕业设计
三相正弦波变频电源的设计
电子信息科学与技术 07 电本 余廷江 指导教师 柯能伟
摘要：本设计了一个交流—直流—交流 变频电源系统。该系统利用集成逆变器件 IM14400,并以 FPGA 为控制核心, 采用 SPWM 变频控制技术, 实现了三相正弦 波变频输出。其输出线电压有效值为 36 V, 最大输出电流有效值达 3 A。此外， 系统还具有频率测量、电流和电压有效值测量及平均功率测量等功能。变频技术 在电源中的应用，极大地减小了电源装置的体积，提高了效率，产生了巨大的经 济效益，所谓变频就是利用电力电子器件(如功率晶体管 GTR、绝缘栅双极型晶体 管 IGBT)将 5OHz 的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变 频(又称交―交变频)，即把市电直接变成比它频率低的交流电，大量用在大功率的 交流调速中;间接变频(又称交—直—交变频)，即先将市电整流成直流，再变换为 要求频率的交流。它又分为谐振变频和方波变频。前者主要用于中频加热，方波 变频又分为等幅、等宽和 SPWM 变频。常用的方法有正弦波(调制波)与三角波(载 波)比较的 SPWM 法、磁场跟踪式 SPWM 法和等面积 SPWM 法等。逆变技术， 是指整流技术的逆向变换方式。
3.1 系统主要功能的实现................................................. 4 3.2 PWM 信号的产生方式 ................................................ 5 3.3 SPWM 调制方式的选择 ............................................... 6 3.4FPGA 控制模块 ...................................................... 7
Major: Electronic Information Science and Technology
Supervisor:
Abstract：An AC- DC- AC variable- frequency power supply system based on IM14400 is designed in this paper, which uses FPGA as control core. The frequency converting controlling technology of sinusoidal pulse width modulation (SPWM) is applied to get the output of three- phase variable- frequency sine wave. The RMS voltage is 36V and the maximum RMS current is up to 3A. The system also includes the following functions, such as frequency meaurement RMS voltage and current measurement, and mean power measurement. Frequency of application of technology in the power supply, greatly reducing the power supply unit volume, improve efficiency, resulting in huge economic benefits, the so-called conversion is the use of power electronic devices (such as power transistors GTR, insulated gate bipolar transistor IGBT) 5OHz the city will be transformed into electricity requested by users or other AC power supply. It is divided into direct-conversion (also known as AC - AC converter), that is converted directly into electricity than its low frequency of the alternating current, a large number used in the high-power AC Drive Central; indirect conversion (also known as AC - Direct - AC Inverter ), which is first rectified into DC electricity, and then transformed into the frequency of communication required. It consists of resonant frequency and the square-wave inverter. The former is mainly used for medium frequency heating, square-wave frequency is divided into equal amplitude, width and the SPWM inverter. Commonly used methods are sine wave (modulated wave) and the triangular wave (carrier) to compare the SPWM method, the magnetic field Tracking SPWM law and the equal-area SPWM method. Inverter technology is the rectification of the reverse transformation method.
1.1 选题的提出 ....................................................... 1 1．2 变频技术的介绍………………………………………………………………………..1 1.3 研究意义 .......................................................... 1 1.4 设计的对象 ........................................................ 3
4 理论分析与参数计算......................................................................... 7
4.1 SPWM 逆变电源的谐波分析 ........................................... 7 4.2 载波频率的选择 .................................................... 7 4.3 FPGA 内单相平均功率计算算法 ....................................... 8
1.2 变频技术的介绍
变频技术是电力电子技术的主要组成部分，它主要用于需要交流电源的电压、频率可调 (或恒压、恒频)的用电设备，如交流电机、中频电源及各种专用电源的中间环节等。这一技 术的产生和发展为交流调速开拓了广阔的天地。国外交流调速在电气传动行业已占绝对优势， 虽然国内直流调速还在大量使用，但近年来凡新建的电气传动系统均采用交流调速，其发展 势头是迅速的。变频技术在供电电源方面的应用主要是: （1)将过去用发电机、变压器产生交流电的地方用变频电源取代; （2）将计算机、电焊机、电子装置等用直流电源的地方改为以变频技术为核心的开关电源。 在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到 SPWM 波，一般都采用双极性调制技术。 该调制方法的最大缺点是它的 4 个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的 开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本文针对正弦波输出变压变频电源 SPWM 调制方式及 数字化控制策略进行了研究，以 TMS320F240 数字信号处理器为主控芯片，以期得到一种较 理想的调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。
关键词：逆变器; 变频电源; 脉宽调制 ; IM14400;FPGA
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余廷江：三相正弦波变频电源的设计
Design of three-phase sine wave variable-frequency 07Power of the ：YU TINGJIANG power supply：KE NENGWEI
重庆Leabharlann Baidu理学院 成人高等教育
毕业论文
论文题目 ：三相正弦波变频电源的设计
论文作者：余廷江 指导教师：柯能伟 专业班级： 07 电本 学 号：3114450078 提交论文日期： 2009 年 论文答辩日期： 2009 年
09 月 10 月
15 日 26 日
中国•重庆 2009 年 9 月
学院毕业设计
参 考 文 献 ........................................................................................... 1
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电子信息科学与技术本科专业毕业设计
致 谢................................................................................................. 2
2 系统总体设计方案............................................................................. 3 3 系统主要功能的实现......................................................................... 4
Keywords： Inverter；Variable frequency power supply；PWM；IM14400；FPGA
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电子信息科学与技术本科专业毕业设计
1 引言 1.1 选题的提出
由于我国市电频率固定为 50 Hz, 因而对于一些要求频率大于或小于 50 Hz 的应用场合, 则必须设计一个能改变频率的变频电源系统。目前最常用的是三相正弦波变频电源。该电源 系统主要由整流、逆变、控制回路 3 部分组成。其中,整流部分用以实现 AC/DC 的转换; 逆 变部分用以实现 DC/AC 的转换; 而控制回路用以调节电源系统输出信号的频率和幅值。