三相正弦波变频电源的设计
三相正弦波变频电源
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2. DC/DC稳压电路中 BUCK电路的两种结构
结构一
T D C
Rc RL
L
V
结构二 由于结构一中 开关管没有合适的地参考点，需加自 举电路这就使得硬件电路增加。 结构二中 有合适地参考点不需外加驱动电路 。 综合考虑我们选择结构二的BUCK拓扑。
相相相 + ACUB - U IRF540IRF540 IRF540IRF540 IRF540IRF540 0 0 1 00 00777 11444 0 0 1 F u 1 0 0 1 0 0 1 F u 1 F u 1 56789012345678 HER107HER107 11111222222222 S 21332211 CCC 0.1R OOOBOBOB CCC VS3VS2VS1 LLHVHVHV NNN 路 电 00 动 11 驱 变 123123O-3 逆 0 NNNNNNAAO 5 相 VccHHHLLLFAULTITRIPCCVssVsoL IR2130三 K 1 F 12345678901234 n 11111 1 K 0K 22 0.1uF F u 7 4 V 5 1 a bc N I T TT A U UU BC N I T O OO 0.1uF TT U UU O 0.1uF OO V 5 6543210 11111119 6543210 11111119 22 2 ABC DD N TTT IND 22 2 NN E ABC UUU Vcc2 DD N GG TTT OOO IND NN E UUU Vcc2 GG OOO 离 1D1 DT1D 隔 离 1D1 NUNN 字 DT1D Vcc1GINAINBINCOEG 隔 NUNN ISO7641数 字 Vcc1GINAINBINCOEG ISO7641数 12345678 12345678 0.1uF T 0.1uF U T O LinBLinC LinA V U 5 O HinBHinC HinA
三相正弦波变频电源课程设计
三相正弦波变频电源设计1设计任务分析设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出频率范围为20-100Hz，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）。
三相正弦波变频电源原理方框图如图1-1所示。
图1-1 三相正弦波变频电源原理框图2 三相正弦波变频电源系统设计方案选择2.1 整流滤波电路方案选择方案一：三相半波整流电路。
该整流电路在控制角小于30°时，输出电压和输出电流波形是连续的，每个晶闸管按相序依次被触发导通，同时关断前面已经导通的晶闸管，每个晶闸管导通120°；当控制角大于30°时，输出电压，电流的波形是断续的。
方案二：三相桥式整流电路。
该整流电路是由一组共阴极电路和一组共阳极电路串联组成的。
三相桥式的整流电压为三相半波的两倍。
三相桥式整流电路在任何时候都有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的。
他们同时导通，形成导电回路。
比较以上两种方案，方案二整流输出电压高，纹波电压较小且不存在断续现象，同时因电源变压器在正，负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率高，因此选用方案二。
滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C的方式。
2.2 逆变电路方案选择根据题目要求，选用三相桥式逆变电路方案一：采用电流型三相桥式逆变电路。
在电流型逆变电路中，直流输入是交流整流后，由大电感滤波后形成的电流源。
此电流源的交流内阻抗近似于无穷大，他吸收负载端的谐波无功功率。
逆变电路工作时，输出电流是幅值等于输入电流的方波电流。
方案二：采用电压型三相桥式逆变电路。
在电压型逆变电路中，直流电源是交流整流后，由大电容滤波后形成的电压源。
此电压源的交流内阻抗近似于零，他吸收负载端的谐波无功功率。
逆变电路工作时，输出电压幅值等于输入电压的方波电压。
比较以上两种方案，电流型逆变器适合单机传动，加，减速频繁运行或需要经常反向的场合。
三相正弦波变频电源
参考文献
[1]:周尘.单片机C语言轻松入门.北京航空航一大学出版社.2006
[2]:康华光,陈大钦编.电子技术基本.高等教育出版社.2004
[3]:周润景.张丽娜.基于PROT EUSR的电路及单片机系统设计与仿真.2006
[6]西安交通大学 电力电子技术
附录１ 元件明细表
隔离变压器(36伏输出). 整流二极管. 绝缘栅极晶体管
（主电路）
SHAPE \* MERGEFORMAT 其中光电隔离放大可用专用芯片也可用分立元器件搭建- ，视情况而定。a/d转换用专用芯片ad574 ，经单片机转换成数码显示。用键盘操作改变频率和占空比。 二 单元电路设计 ２.１整流斩波电路的设计 采用cuke斩波，因为其输入电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入输出进行滤波。设计如下
用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化SPWM波 波形
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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软件的实现： 1.首先应根据实际的情况，确定需要输出的PWM频率范围， 然后根据需要PWM的频率范围确定ATmega128定时/计数器的PWM工作方式。AVR定时/计数器的PWM模式可以分成快速PWM和频率（相位）调整PWM两 2.快速PWM可以的到比较高频率的PWM输出，但占空比的调节精度稍微差一些。此时计数器仅工作在单程正向计数方式，计数器的上限值决定PWM的频率，而比较匹配寄存器的值决定了占空比的大小。PWM频率的 PWM频率 = 系统时钟频率/（分频系数*（1+计数器上限值））
三相正弦波变频电源的仿真设计
海军工程大学毕业设计(论文)题目三相正弦波变频电源仿真设计专业电气工程及其自动化班级 4012 姓名付启兵指导教师李玉梅二〇〇九年六月二十日目录第一章变频器概述1.1.变频电源的原理 (3)1.2.变频电源的特点及应用 (3)1.3.MATLAB简介及仿真技术 (4)1.4.MATLAB仿真技术在电力电子中的应用 (6)1.5.本论文完成内容 (8)第二章变频器硬件设计2.1整流单元及供电电源 (9)2.2逆变输出装置及其驱动电路 (10)2.3滤波输出及过压过流缺相检测与保护 (14)2.4变频电源的控制 (17)第三章变频器软件设计3.1控制模块设计 (21)第四章变频器的MATLAB仿真4.1MATLAB在电力电子中的应用 (25)1电力系统工具箱 (25)2 MATLAB在变频器中应用及仿真框图 (27)第五章结语 (34)摘要:本文采用MATLAB对变频电源进行系统分析。
基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证。
硬件部分采用IT公司的低功耗单片机MSP430F149作为主控器件，IR2130驱动3相功率管。
控制方式采用传统的SPWM，用SPWM专用集成芯片SM2001产生SPWM信号以控制IR2130的通断。
系统采用PI反馈控制使硬件系统具良好的稳压功能。
另外本文在硬件设计中对变频电源的过流，过压，缺相等保护功能进行了阐述。
第一章变频器概述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。
1-1 变频电源的原理经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源，它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。
毕业设计---基于MATLAB的三相正弦波变频电源的设计
毕业设计(论文)题目三相正弦波变频电源仿真设计专业电气工程及其自动化目录第一章变频器概述1.1.变频电源的原理 (3)1.2.变频电源的特点及应用 (3)1.3.MATLAB简介及仿真技术 (4)1.4.MATLAB仿真技术在电力电子中的应用 (6)1.5.本论文完成内容 (8)第二章变频器硬件设计2.1整流单元及供电电源 (9)2.2逆变输出装置及其驱动电路 (10)2.3滤波输出及过压过流缺相检测与保护 (14)2.4变频电源的控制 (17)第三章变频器软件设计3.1控制模块设计 (21)第四章变频器的MATLAB仿真4.1MATLAB在电力电子中的应用 (25)1电力系统工具箱 (25)2 MATLAB在变频器中应用及仿真框图 (27)第五章结语 (34)摘要:本文采用MATLAB对变频电源进行系统分析。
基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证。
硬件部分采用IT公司的低功耗单片机MSP430F149作为主控器件，IR2130驱动3相功率管。
控制方式采用传统的SPWM，用SPWM专用集成芯片SM2001产生SPWM信号以控制IR2130的通断。
系统采用PI反馈控制使硬件系统具良好的稳压功能。
另外本文在硬件设计中对变频电源的过流，过压，缺相等保护功能进行了阐述。
第一章变频器概述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。
1-1 变频电源的原理经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源，它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。
变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。
三相正弦波变频电源的设计——理工类毕业设计
中文摘要本论文设计的是一个三相正弦波变频电源，即当输入电压为220V，50Hz时，输出为线电压有效值≥36V，输出频率范围20Hz~100Hz，满足了工业设备和家用电器的需求，特别是应用于电动机调速。
本设计从硬件和软件两方面设计，利用PIC系列单片机具有A/D转换模块，CCP模块，LCD驱动模块的优点，将PIC单片机与输入设备（键盘），输出设备（LCD显示器）连起来构成测量显示电路。
将PWM信号控制逆变电路，控制该脉冲的宽度改变输出电压的幅值，改变脉冲的调制周期来改变输出电压的频率。
在测量交流电压时，通过真有效值转换电路，可以测得电压的有效值，通过ADC模块，将测量的电压有效值显示在LCD显示器上，利用I/V，F/V转换器，同样可测得电流，频率。
PIC系列单片机采用的是RISC精简指令集及其独立分开的数据总线和指令总线的哈佛结构，具有指令集小和简单易学等特点，且允许其指令码的位数多于8位的数据位数，PIC16F877数中级系列产品，其指令有37条，每条指令的字长为14位。
关键词：三相正弦波；变频；正弦波脉冲宽度调制；PWMⅠAbstractThis thesis is a three-phase sine wave inverter power supply, that is to say, when the input voltage is 220V and 50Hz, the output for the line voltage is over 36V, and the output frequency is range from 20Hz to 100Hz.It is used to meet the needs of industrial equipment and household appliances.In particular, it is applied to motor speed. The design is from both hardware and software,which uses PIC MCU with A / D converter module, CCP modules, LCD driver module. The advantages of the PIC MCU are the input device (keyboard) and output device (LCD display) with up and form measurement display circuit. PWM signal is used to control the inverter circuit. Control the pulse width changes the output voltage amplitude, pulse modulation period changed to change the frequency of the output voltage. In the measurement of AC voltage, through the RMS conversion circuit, the RMS voltage can be measured through the ADC module.The measured voltage is displayed on LCD monitors, the use of I / V, F / V converter, the same can be measured current, frequency. PIC MCU uses a RISC Reduced Instruction Set and independent separate data bus and instruction bus of the Harvard architecture, instruction set that has the characteristics of small and easy to learn, and to allow their script more than 8 bits of data bits , PIC16F877 number of intermediate products, the instructions are 37, each instruction word length to 14.Key words: three-phase sine wave;vary frequency; sinusoidal pulse width modulation;PWMⅡ目录中文摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 课题的目的意义 (1)1.2 近年来国内外研究现状 (1)1.3 基本要求 (2)1.4 设计要求 (2)第二章方案论证 (3)2.1 AC-DC模块 (4)2.2 DC-DC模块 (4)2.2.1 MOSFET驱动电路 (5)2.2.2 PWM波产生电路 (6)2.3 DC-AC模块 (7)2.4 测量模块 (12)2.4.1 电压测量 (12)2.4.2 电流测量 (12)2.4.3 频率测量 (12)2.4.4 功率测量 (14)2.5 控制模块 (14)第三章硬件部分设计 (15)3.1 整流滤波电路 (15)3.2 斩波和驱动电路 (15)3.3 逆变和驱动电路 (17)3.4 过压过流告警电路 (20)3.5 真有效值转换电路 (22)3.6 单片机及其外围电路 (24)3.7 电源电路 (28)第四章软件部分设计 (30)4.1 PWM波的实现 (30)4.2 ADC的实现 (31)Ⅳ4.2.1 ADC模块的操作编程 (31)4.3 矩阵式键盘的设计 (32)4.4 液晶显示驱动的设计 (33)4.5 SPWM波的实现 (35)4.6 系统总体软件设计 (36)第五章系统测试 (38)5.1 测试仪器与设备 (38)5.2 指示测试 (38)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录一 (45)附录二 (46)附录三 (47)Ⅳ第一章绪论随着电力电子技术的发展，正弦波输出变压变频已被广泛应用在各个领域中，同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求，对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。
基于IM14400的三相正弦波变频电源设计
ｒ ｎ ｓｕ ｏ ３ Ｔ ｅ ｓ ｓ ｍ ｌｏｉ ｃｕ ｅ ｈ ｌ ｗｉ ｇｆ ｎ ｔ ｎ ， ｕ ｈ ａ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ ｒ ｍｅ ｔ ｅ ｔｉ ｐ ｔ Ａ． ｈ ｙ ｔ ａｓ ｎ ｌ ｄ ｓｔ ｅ ｆ ｌ ｎ ｕ ｃｉ ｓ ｓ ｃ ｓ ｆ ｕ ｎ ｙ ｍｅ ｕ ｅ ｎ ＲＭＳ ｖ ｌ ｇ ｎ ｕ ｒ ｎ ｅ ｏｏ ｏ ｅ ｏｔ ｅ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔ ａ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｍｅ ｎ ｐ ｗｅ ａ ｕ ｅ ｎ ． ａ ｕ ｅ ｎ ， ｎ ａ ｏ ｒｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｖ ｒｅ ；ｖ ｒａ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｒｓ ｐ ｌ； Ｐ Ｍ； Ｍ ４ ０ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｅ ｒ ａ ｂ ｅｆｅ ｕ ｎ ｙ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｔ ｉ Ｗ Ｉ １ ０ ４
ＷＭ 脉 冲 的 占空 比 ， 现 线 电 压 的 稳 定 输 出 。相 电 压 的 取 样 实
信 号 经放 大 限 幅 、 零 检 测 生 成 脉 冲 。 系统 采 用 等 精 度 法 实 过
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 、 变 、 制 回路 ３ 分 组 成 。 其 中 ， 逆 控 部
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａｎ ＡＣ— — ａ ａ ｌ — ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ Ｉ １ ４ ０ ｉ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉ ｈ ｕ ｅ ＤＣ ＡＣ ｖ ｒ ｂ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓ ｉ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｍ ４ ０ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｃ ｓ ｓ ｗｈ
１ 引 言
由于 我 国 市 电 频 率 固 定 为 ５ ｚ ０ Ｈ 。因而 对 于 一些 要 求 频 率 大 于 或 小 于 ５ ｚ的 应用 场 合 ， ０Ｈ 则必 须设 计 一 个 能 改变 频
毕业设计(论文)-三相正弦波变频电源
摘要本系统是一个交流-直流-交流变频电源。
系统以FPGA为控制核心，采用SPWM变频控制技术，实现三相正弦波变频输出。
输出线电压有效值为36V，最大输出电流有效值达3A。
系统还具有频率测量，电流、电压有效值测量，平均功率测量功能。
基于单片机智能化和开关电源高效率的特点,研制出一种以XC164单片机作为核心控制模块的三相正弦波变频电源。
本系统同时采用电压反馈电路和电流反馈电路，分别将输出电压和电流反馈至XC164单片机，然后该单片机利用其内部的模数转换器对反馈电压和电流进行A/D转换，同时单片机根据计算出的电压有效值对输出电压进行宏观PID控制，以实现稳幅。
采用了实时电压跟踪SPWM技术,使单片机在变频电源系统中得到了有效的应用。
实验结果表明该系统具有良好的稳压性能和很小的波形失真,并且能够进行自检测、过流、过压、过热和短路保护等功能。
关键词: 三相 SPWM 逆变变频电源AbstractThe system, based on FPGA, is a AC-DC-AC variable frequency power supply. The technology of SPWM frequency converting control is applied to get the output of three-phase variable frequency sine wave. The real line voltage is 36V and the maximum current（real value）output is up to 3A. The system also includes the following functions like frequency metering, measurements of real voltage and current, and the measurement of the average power. This system adopted voltage feedback circuit and current feedback circuit, output voltage and current respectively XC164 microcontroller, then the feedback to the microcontroller use its internal adc voltage and current of feedback on A/D conversion, and SCM according to calculate the RMS voltage output voltage of the macro PID control, in order to achieve steady picture. Adopted real-time voltage tracking SPWM technology, make SCM in frequency conversion power system got effective application. The experimental results show that the system has good performance and small voltage waveform distortion, and can be carried out since detection, over-current, over-voltage, overheating and short circuit protection function.Key Word:three phase SPWM invert frequency power目录摘要 (I)Abstract (II)目录.......................................................................................................................... I II 1课题方案.. (1)1.0变频器的概述 (1)1. 1三相异步电动机的工作原理 (1)1. 2.变频器的工作原理 (1)1.3变频器控制方式 (1)1.4正弦波脉宽调制方式 (4)1.5 SPWM调制方式的选择 (5)1.6电压电流频率的测量 (6)2系统总体设计方案和实现框图 (7)2.1系统总体设计方案 (7)2.2 实现框图 (7)3 理论分析与参数计算 (7)3.1 主回路电参数计算 (8)3.2 SPWM逆变电源的谐波分析 (8)3.3 载波频率的选择 (8)3.4 FPGA内单相平均功率计算算法 (9)4 主要功能电路设计 (9)4.1 整流电路 (9)4.2 光耦隔离驱动电路 (10)4.3 逆变电路 (10)4.4 无源滤波电路 (11)4.5 测频整形电路 (11)4.6 电流电压测量电路 (12)4.7 MAX197采样电路 (13)4.8 FPGA模块 (13)5 系统软件设计 (15)6 系统测试与分析 (16)7 总结分析与结论 (18)7.1 系统总体性能 (18)7.2 系统注意点与分析 (18)结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (21)1课题方案本系统要求设计并制作一个三相正弦波变频电源.此系统主要分为以下三个部分:整流,逆变,控制回路.整流部分实现AC-DC转换,逆变部分实现DC-AC转换,而电源系统输出信号的频率、幅度的调节则由控制回路所决定。
三相正弦波变频电源的设计(精)
重庆文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 09月 15日论文答辩日期： 2009年 10月 26日中国重庆2009 年 9 月目录摘要 IIIAbstract IV1 引言 11.1 选题的提出1．2变频技术的介绍 (1)1.3研究意义1.4设计的对象2 系统总体设计方案 23 系统主要功能的实现 23.1系统主要功能的实现3.2 PWM 信号的产生方式3.3 SPWM 调制方式的选择3.4FPGA控制模块4 理论分析与参数计算 64.1 SPWM 逆变电源的谐波分析4.2 载波频率的选择4.3 FPGA 内单相平均功率计算算法 65. 应用程序设计部分 85.1 VHDL硬件描述语言简介 85.2 正弦波顶层设计程序 86结论 106.1取得的成绩 106.2存在的不足和今后的努力方向 10参考文献 1致谢 2三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。
三相正弦波变频电源设计综述
设计报告课题：三相正弦波变频电源设计日期：2014.08.09摘要：本系统通过STM32单片机软件程序控制、全桥式逆变电路以及负偏压驱动控制电路采用脉宽调制电压的方法实现变频调节。
略去整流滤波电路使用学生电源直接提供输入信号，经过脉宽调制、LC滤波后转变为输出电压有效值18 0.5V，最大输出电流有效值为0.3-1.0A的三相正弦信号，其频率在10-200Hz可调。
同时设计电路具有过流、过压保护功能，提高了系统的稳定性与安全性。
关键字：STM32；全桥逆变；负偏压驱动；目录目录 (3)1系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.1.1基本要求 (4)1.1.2发挥部分 (4)1.2方案论证及选择 (4)1.2.1逆变控制模块 (4)1.2.2 驱动电路 (5)1.3系统框图 (5)2单元电路设计 (6)2.1 逆变电路模块 (6)2.1.1电路原理图 (6)2.1.2工作原理 (6)2.1.3参数选择 (6)2.2 驱动电路模块 (7)2.2.1电路原理图 (7)2.2.2工作原理 (8)2.2.2参数选择 (8)2.3过流保护电路模块 (8)2.3.1电路原理图 (8)2.3.2工作原理 (9)3软件设计 (9)4系统测试 (9)5结论 (13)作品基本达到题目所有基本和扩展的功能和指标的要求。
(13)6参考文献 (13)7附录 (14)7.1 附录一：器件清单 (14)7.2附录二：电路原理图 (15)7.3 附录三PCB图 (16)1系统设计1.1设计要求1.1.1基本要求（1）输出频率范围为20Hz~100Hz的三相对称交流电，各相电压有效误差的绝对值小于5%；（2）输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真，三相基本对称；（3）负载电流有效值为0.3~1.0A时，输出线电压有效值应保持在20V，误差的绝对值小于5%；（4）具有过流保护（输出电流有效值达1.5A时动作）；（5）效率不小于50%。
正弦波三相变频电源的设计
三相正弦波变频电源的设计摘要本设计分为：三相SPWM信号的生成、逆变回路及其驱动和输出的测量显示。
选择电机控制专用DSP TMS320LF2407生成SPWM信号。
逆变电路主回路采用智能功率模块(IPM)。
输出测量采用电压电流传感器来实现电隔离。
为加快速度，采用独立于DSP的PIC单片机实现输出的测量。
关键词：变频；SPWM；DSP；PIC单片机AbstractThe design is about tri-phase sinusoidal frequency conversion power. Three parts are included: generating tri-phase SPWM signal, inverter circuit and its drive circuit, output measuring and display. DSP TMS320F2407 is used as the controller in the system. IPM is used in the Inverter main circuit. Voltage and current sensor is used in the measuring of output, it can insulate the control circuit conveniently.PIC microcontroller is used independently to measure and display output.Key words: frequency conversion , SPWM , DSP , PIC microcontroller一．方案论证与比较1．1变频电源逆变方案根据题目的要求将交流电经整流后，经过逆变从而产生三相正弦波电源。
而实现三相正弦波变频电源的关键在于逆变过程。
对于小功率逆变电路一般都采用PWM技术，为了实现正弦波变频电源，本设计采用了SPWM技术。
采用DSPTMS320F28335相SPWM变频电源设计
采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。
现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。
变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。
本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TM S320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。
系统总体介绍根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。
本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。
首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。
变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。
与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。
系统总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图（1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。
（2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。
其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有电路简单、可靠性高等特点。
（3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。
（4）控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生SPWM控制信号，去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。
基于IM14400的三相正弦波变频电源设计
平均 功 率 公式［５］为 ：
将其离散化处理后得：
图 ５ 相电压实测波形
设计中， 一个周期内电压和电流都采样 ２５６ 个点， 则
采样时刻的误差， 以及为了防止同一相上下两个桥臂同时导
通而设置了死区。ＩＭ１４４００ 的最小死区时间 ｔｄｅａｄ 设为 ３ μｓ。 ＳＰＷＭ 脉冲 的 每一 个 开 关 脉 冲 之 前 都 要 加 一 个 至 少 ３ μｓ 的
死 区 时 间 ｔｄｅａｄ， 当 ＩＭ１４４００ 的 开 关 周 期 Ｔｇ≥ ３ μｓ， Ｔｇ 和 载 波
２ωｃ±ωｒ。 从 上 述 分 析 可 知，ＳＰＷＭ 波 形 中 所 含 的 谐 波 主 要 是 角 频
率为 ωｃ、２ωｃ 及其附近的谐波。由于采用了异步调制方式， 故 最小 载 波比 ｋ＝ωｃ／ωｒ＝１６８， 所 以 ＰＷＭ 波形 中 所 含主 要 谐 波 分 量的频率比基波分量的频率高很多， 谐波分量易被滤出。
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： 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 ａｐ－ ｐｌｉｅｄ ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ ｐｈａｓｅ ｖａｒｉａｂｌｅ－ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｉｎｅ ｗａｖｅ．Ｔｈｅ ＲＭＳ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｓ ３６Ｖ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ＲＭＳ ｃｕｒ－ ｒｅｎｔ ｉｓ ｕｐ ｔｏ ３Ａ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｌｓｏ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｅａｕｒｅｍｅｎｔ ＲＭＳ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ， ａｎｄ ｍｅａｎ ｐｏｗｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｉｎｖｅｒｔｅｒ； ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ； ＰＷＭ； ＩＭ１４４００
基于IM14400的三相正弦波变频电源设计
基于IM14400的三相正弦波变频电源设计
引言：
设计需求：
设计一种三相正弦波变频电源，输入电压范围为380V，输出电压为0-380V可调，输出频率范围为0-50Hz可调，并且要求输出电压和频率的稳定性高。
设计步骤：
1.电源输入部分设计：
首先，需要提供稳定的380V交流输入电压。
可以采用三相桥式整流电路将三相输入电压整流为直流电压。
接下来，使用大容量的滤波电容对直流电压进行滤波，以确保稳定的输入电压。
最后，使用稳压电路控制输入电压的波动在允许范围内。
2.控制器设计：
3.功率放大器设计：
4.输出滤波设计：
为了滤除输出电压中的杂散波形，需要在输出端设计一个滤波电路。
可以使用LC滤波器来滤除高频杂散信号，使输出电压的纹波度降低到允许范围内。
5.保护电路设计：
为了保证变频电源的安全可靠运行，需要设计一些保护电路。
例如过流保护电路、过压保护电路和温度保护电路等。
这些保护电路可以通过对电源输入电流、输入电压和芯片温度的监测来实现。
总结：。
“三相正弦波变频电源”
( k = 1, 3, 5L , 2 + 3 N
如果使用不对称规则采样法，则顶点采样时有：
π k C t on 1 = 1 + M sin N π k 2π B t on 1 = 1 + M sin + 3 N k = 0, 2, 4 L , 2 N − 2 ) (
urU u O uUN'
Ud 2 Ud − 2
urV
uc
urW
ωt
O
ωt
uVN'
Ud 2
O
Ud − 2 Ud 2
ωt
uWN' O uUV Ud O -Ud uUN O
ωt
ωt
2Ud 3 Ud 3
ωt
SPWM技术目前已经在实际得到非常普遍的应用。经 技术目前已经在实际得到非常普遍的应用。 技术目前已经在实际得到非常普遍的应用 过长期的发展，大致可分成电压SPWM，电流 过长期的发展，大致可分成电压 ，电流SPWM和磁 和磁 通SPWM。其中电压和电流 。其中电压和电流SPWM是从电源角度出发的 是从电源角度出发的 SPWM，而磁通SPWM则是从电动机角度出发的 ，而磁通 则是从电动机角度出发的SPWM。 。 则是从电动机角度出发的 电压SPWM技术是通过生成的 技术是通过生成的SPWM波信号来控制逆变 电压 技术是通过生成的 波信号来控制逆变 器的开关管，从而实现电动机电源变频的一种技术。 器的开关管，从而实现电动机电源变频的一种技术。产生 电压SPWM信号的方法有硬件法和软件法。其中软件法是 信号的方法有硬件法和软件法。 电压 信号的方法有硬件法和软件法 使电路成本最低的方法，它通过实时计算来生成SPWM波。 使电路成本最低的方法，它通过实时计算来生成 波 但是实时计算对控制器的运算速度要求非常高。DSP无疑 但是实时计算对控制器的运算速度要求非常高。 无疑 是能满足这一要求的最理想的控制器。电压SPWM 信号实 是能满足这一要求的最理想的控制器。电压 时计算需要数学模型。建立数学模型的方法很多， 时计算需要数学模型。建立数学模型的方法很多，有谐波 消去法、等面积法、采样型SPWM法以及由它们派生出的 消去法、等面积法、采样型 法以及由它们派生出的 各种方法。 各种方法。
三相正弦波变频电源
4、采样电路
（1）电压、电流的取样 采用互感器降压或降流。互感器可以降压和减流，两者转换线性度好,精 度高,而且体积小,使用方便，且强电的地与弱电的地可以隔离，安全性好。 （2）电压、电流有效值的测量 采用软件计算有效值。经由A/D对电压、电流的瞬时值采样后，再由FPGA计算出 有效值。此法设计灵活，工作速度快，且频率不高时能实现高精度。
3、控制回路
（1）SPWM控制实现方法 数字采样法。把正弦波波表存入存储器 里，同时利用加法器和减法器生成三角 波载波，再通过数字比较器产生所需要 的波形。这种方法可靠性高，可重复编 程，响应快，精度高，控制简单。 （2）SPWM波调制方式 采用异步调制。载波比不恒定的调制方 式称为同步调制。因为设计要求逆变器 输出频率在20Hz-100Hz，输出信号频率 较低，本设计采用逆变电路集成芯片 IM14400，IM14400的PWM输入频率范 围为5KHz-0.3MHz，可以选择很高的载 波比。异步调制方式下，当载波比很大 时，正负半周期脉冲不对称和半周期内 前后1／4周期的脉冲不对称造成的谐波 分量都很小， PWM脉冲接近正弦波。故 而本设计的调制方式选择异步调制方式。
G
Vcc
HIN3
Vs2
Vb2
Vcc
HIN2
Vs1
Vb1
Vcc
HIN1
O
N
N
D
D
IM14400
P
U
V
W
N
2
2
2
2
2
2
3
4
5
6
整
U
V
整
W
相
相
流
相
流
输
输
出
出
PIC单片机的三相正弦波变频电源的设计
ＧＩ 咖㈦姗册㈠删；ｉ ∞ ；田｜｜｜■㈠田ｉ 铝 ｝｜删｜｜｜删册｜｜｜姗删 纠一㈠阳㈠阳｜｜｜一 删 咖ｉ ∞｛阳 ｌ田 册＿Ｌ二
相电压；
、％地’…．
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（＿）
图５三相逆变控制电路
块（共三组）利用交流互感器
感应出输出电流的千分之一，
经取样电阻转换为交流电压，
再经整流、滤波、放大后送入
ＤＩ
Ｄ２ Ｄ０
Ⅸ
Ｒ９～贾１２
Ｂｌ
１０ｋ０
Ｂ２
Ｂ３
７
Ｂ３
Ｂ５
Ｂ６
Ｂ７
Ｏ．１一一
单片机，单片机根据此输入信 号判断输出电流大小，并由此
一畦ｆ１．
决定对电路是否进行过流保护、
缺相保护和不平衡保护等。 图４是单片机电路。单片
在充电器初级回路的主电源设计中，采 用了ＰＦＣ＋移相全桥的拓扑结构，在充电器 次级回路设计中，为了实现对电池状态的监
控，并能按照经验的优化曲线对电池进行充电，加入了 单片机控制。这种充电器的硬件结构框图如图１所示。
在充电器的输入回路中，加入了功率因数校正（ＰＦＣ） 电路，控制芯片Ｉｃ选用ＳＴ公司的Ｌ４９８１，该ＩＣ芯片采用 连续功率因数修正（ＣＣＭ）的控制方式，即平均电流控制 模式。在实际应用中，这种控制方式在输出大于２５０Ｗ的 升压电路中有明显的优势，因此在设计大功率铅酸电池
万方数据
堕婆撞盛皇堕旦！！竺！型唑型呈竺坚型型！！
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（ｃ）
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矿杠鼹：
三相正弦波变频电源设计
三相正弦波变频电源设计摘要:随着电力电子技术的迅速发展，将是电源技术更加成熟，经济，实用，实现高效率和高品质用电结合。
变频电源随即而出现，变频电源被广泛应用于各个领域，是变频调速的核心所在。
变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。
该次课设为使用protel 设计一个输出频率范围为20~100HZ，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）的三相正弦波变频电源的课程设计。
关键词：变频电源protel 三相正弦波变频电源三相正弦波变频电源设计1三相正弦波变频电源设计要求设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出频率范围为20-100Hz，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）。
三相正弦波变频电源原理方框图如图1-1所示。
图1-1 三相正弦波变频电源原理框图2相正弦波变频电源系统设计方案比较2.1 整流滤波电路方案整流滤波电路可选用两种方案:1三相半波整流电路。
2三相桥式整流电路。
比较：1方案整流输出电压高，纹波电压较小且不存在断续现象，同时因电源变压器在正，负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率高，因此选用方案2。
滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C的方式。
2.2 斩波电路方案直流斩波电路可选用两种方案；1降压斩波变换电路。
2降压-升压变换电路。
比较：1,2方案均能满足要求，但方案2的资源利用充分合理，因此选用方案2。
2.3 绝缘栅控双极型晶体管IGBT驱动电路方案绝缘栅控双极型晶体管IGBT驱动电路：1应用脉冲变压器直接驱动功率IGBT，来自控制脉冲形成单元的脉冲信号进高频晶体管进行功率放大后加到脉冲变压器上，有脉冲变压器隔离耦合，稳压管D限幅后来驱动IGBT。
2有分立元器件构成的具有V GS保护的驱动电路，采用光电耦合电路实现控制电路与被驱动IGB T栅极的电隔离，并且提供合适的栅极驱动脉冲。
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5.1 VHDL 硬件描述语言简介.............................................. 9 5.2 正弦波顶层设计程序 ................................................ 9
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
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。
2 系统总体设计方案............................................................................. 3 3 系统主要功能的实现......................................................................... 4
重庆文理学院 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
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
参 考 文 献 ........................................................................................... 1
II
电子信息科学与技术本科专业毕业设计
致 谢................................................................................................. 2
目录
目录 摘要 ...................................................................................................... III
Abstract ............................................................................................... IV 1 引言 ..................................................................................................... 1
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
Keywords： Inverter；Variable frequency power supply；PWM；IM14400；FPGA
IV
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。
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.