基于DSP的SPWM变压变频电源的设计
基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析
基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析
DSP 技术芯片的出现极大的改善了开关电源的研发和设计思路，也为工程师的研发工作提供了诸多便利。
在今明两天的方案分享中，我们将会为大家分
享一种基于DSP 技术的三相逆变电源设计方案。
在今天的分享中，我们首先就这一三相逆变电源的SPWM 调制原理进行简要介绍和分析。
在本方案所设计的这一基于DSP 技术而研制的逆变器电路中，核心部分主要采用的是美国TI 公司生产的TMS320LF2407A DSP 芯片。
在确定了DSP 技术芯片的核心控制理念后，接下来我们就能够根据数字控制思想构建通用的变
换器系统平台。
此变换器平台硬件上具有通用性，不仅适用于500W 的三相逆
变电源，对于输出性能有不同要求的逆变器，只需对软件进行修改即可满足要求。
本方案的设计指标为输入电压220V(AC)，输出电压110V(AC)，频率
50Hz，输出功率500W，输出电流4.5A，输出总谐波因数(THD)2%。
系统原理图如下图图1 所示。
图1 基于DSP 技术的三相逆变电源系统原理图
系统构成
从图1 所给出的系统原理图可知，整个基于DSP 技术芯片所研发的三相逆变电源系统由输入整流滤波、全桥逆变、输出滤波、驱动隔离、数字控制器、辅
助电源等部分构成。
其中，基于DSP 技术的数字控制器主要为功率电路中给开关管提供门极驱动数字信号。
在整个三相逆变电源系统中，特定的驱动信号是根据控制指令的比较综合，
通过某种调节规律及调节方式获得的。
在数字控制器DSP 中，还包括时序控制等。
而驱动隔离部分主要是给功率主电路的开关管提供驱动模拟信号，即通过。
基于DSP的SPWM控制法
第二节正弦波脉宽调制SPWM控制法1．2．1 正弦波脉宽调制SPWM逆变器结构典型的交流-直流－交流逆变器的结构如图2-1-3所示。
图2-1-3：变压变频器主电路结构图图2-1-3中，单相交流或三相交流供电经非控全波整流，变成单极性直流电压；该直流电压经有源或无源功率因素校正电路PFC（Power Factor Correct）得到直流母线电压 Udc，某些情况下功率因素校正电路可以省略。
逆变器的核心电路是由六个功率开关器件Q1-Q6构成的三相逆变桥，每个桥有上下两个桥臂；上桥臂上端接直流母线电压正端（DC+），下桥臂下端接直流母线参考端（DC-）；对于交流异步电机的驱动，为防止直通，上、下桥臂通常设置为互补工作方式：上桥臂导通时，下桥臂截止；下桥臂导通时，上桥臂截止。
三桥臂中间输出接至负载：三相感应电机的UVW输入端。
功率开关器件Q1-Q6可以是晶闸管GTO，双极性功率晶体管BJT，金属氧化膜功率场效应管MOSFET，绝缘栅型双极性功率晶体管IGBT。
IGBT具有开关速度快、承载电流大、耐压高、管耗小等特点，在电源逆变器中得到最为广泛的应用。
对于感性负载（电机），为了保护IGBT，常需加续流二极管D1-D6，用以在开关管关断时形成电流回路。
IGBT通常已与续流二极管封装在一起。
电容C用于能量缓冲，可保持直流母线电压Udc相对稳定。
为了在电机的UVW端线上输入三相平衡的交流电，通常做法是依一定规则用PWM信号PWM1L-PWM3H去控制逆变器的六个开关管的开关状态。
所谓的正弦波SPWM（Sinusoidally PWM）技术，就是用正弦波去调制PWM信号的脉宽，即：功率管的输出为一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其宽度依正弦波规律变化；对交流输出波形的幅度对称性及相位要求不是非常苛刻的应用来说，PWM信号的频率通常保持不变。
这种控制策略也叫异步控制法，即载波信号的频率独立于调制波频率。
见图2-1-4。
基于DSP的SPWM控制法
第二节正弦波脉宽调制SPWM控制法1．2．1 正弦波脉宽调制SPWM逆变器结构典型的交流-直流－交流逆变器的结构如图2-1-3所示。
图2-1-3：变压变频器主电路结构图图2-1-3中，单相交流或三相交流供电经非控全波整流，变成单极性直流电压；该直流电压经有源或无源功率因素校正电路PFC（Power Factor Correct）得到直流母线电压 Udc，某些情况下功率因素校正电路可以省略。
逆变器的核心电路是由六个功率开关器件Q1-Q6构成的三相逆变桥，每个桥有上下两个桥臂；上桥臂上端接直流母线电压正端（DC+），下桥臂下端接直流母线参考端（DC-）；对于交流异步电机的驱动，为防止直通，上、下桥臂通常设置为互补工作方式：上桥臂导通时，下桥臂截止；下桥臂导通时，上桥臂截止。
三桥臂中间输出接至负载：三相感应电机的UVW输入端。
功率开关器件Q1-Q6可以是晶闸管GTO，双极性功率晶体管BJT，金属氧化膜功率场效应管MOSFET，绝缘栅型双极性功率晶体管IGBT。
IGBT具有开关速度快、承载电流大、耐压高、管耗小等特点，在电源逆变器中得到最为广泛的应用。
对于感性负载（电机），为了保护IGBT，常需加续流二极管D1-D6，用以在开关管关断时形成电流回路。
IGBT通常已与续流二极管封装在一起。
电容C用于能量缓冲，可保持直流母线电压Udc相对稳定。
为了在电机的UVW端线上输入三相平衡的交流电，通常做法是依一定规则用PWM信号PWM1L-PWM3H去控制逆变器的六个开关管的开关状态。
所谓的正弦波SPWM（Sinusoidally PWM）技术，就是用正弦波去调制PWM信号的脉宽，即：功率管的输出为一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其宽度依正弦波规律变化；对交流输出波形的幅度对称性及相位要求不是非常苛刻的应用来说，PWM信号的频率通常保持不变。
这种控制策略也叫异步控制法，即载波信号的频率独立于调制波频率。
见图2-1-4。
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计DSP（数字信号处理器）是一种专门用于实时数字信号处理的微处理器。
在电力电子领域中，DSP常用于三相SPWM（正弦波脉宽调制）变频电源的设计和控制。
三相SPWM变频电源是一种将直流电源转换为交流电源的装置，经过SPWM调制后可以有效地控制输出电压的频率和电压值。
设计一个基于DSP的三相SPWM变频电源需要考虑以下几个方面：1.系统拓扑设计：在设计之前，需要确定所采用的系统拓扑。
常用的变频电源拓扑包括单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和电流源逆变器。
选择合适的拓扑结构将有利于系统的性能和控制。
2.DSP控制算法：DSP的控制算法是实现正弦波脉宽调制（SPWM）的核心部分。
SPWM是一种基于三角波的脉宽调制技术，通过控制三角波与正弦波的比较，可以得到合适的脉冲宽度，实现输出电压的调节。
常用的控制算法包括基于查表法和基于直接数字控制（DDC）的算法。
3.输出滤波设计：变频电源输出的电压是脉冲宽度调制信号，需要通过输出滤波电路将其转换为纯正弦波。
根据设计需求，可以选择合适的滤波电路结构，并选择合适的滤波器参数，以达到所需的输出电压波形和谐波含量。
4.保护回路设计：考虑到系统稳定性和操作安全性，需要设计合适的保护回路。
常见的保护回路包括过流保护、过温保护、过压保护等。
这些保护回路可以通过在DSP中实现相应的保护算法来实现。
5.DSP控制板设计：根据DSP的控制算法，设计相应的DSP控制板。
控制板包括DSP芯片、模数转换器（ADC）、数字模拟转换器（DAC）、输出滤波器、保护电路等。
在设计过程中需要考虑电路布局、信号隔离和噪声抑制等问题。
6.性能测试与优化：设计完成后，需要对系统进行性能测试，并根据测试结果进行系统优化。
主要测试项包括输出电压的纹波、变频电源的效率、稳定性和响应速度等。
总结：基于DSP的三相SPWM变频电源的设计需要考虑系统拓扑设计、DSP控制算法、输出滤波设计、保护回路设计、DSP控制板设计以及性能测试与优化。
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计的开题报告
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计的开题报告一、选题背景近年来，随着变频技术的不断发展，变压变频电源在工业、家居等领域中得到了广泛的应用。
变压变频电源是指在不同的输入电压和输出电压、输出频率下，可以自动调节输出电压、输出频率的电源。
其中，SPWM技术是变频电源中较为常用的一种技术，采用该技术可以实现高效、稳定和低噪音的变频控制。
基于DSP的SPWM变压变频电源具有良好的稳定性、高精度和高效率等优点，因而在变频电源的设计中越来越受到重视。
该技术的核心在于采用数字信号处理器（DSP）实现SPWM控制算法，通过计算输出波形的周期、相位和占空比等参数，实现对变压变频电源的精确控制。
二、研究内容和目标本次课题的主要研究内容是基于DSP的SPWM变压变频电源的设计。
具体研究内容包括：1. 设计基于DSP的SPWM算法，实现对变频电源的控制。
2. 选用适合的电路元件，完成电源的硬件设计。
3. 进行电路仿真和实验测试，验证电路的性能和稳定性。
本次课题的研究目标是：1. 设计出基于DSP的SPWM变压变频电源的硬件电路。
2. 实现变频电源的高精度、高效率、低噪音的控制。
3. 验证设计的变频电源的性能和稳定性，为实际应用提供技术支持。
三、研究方法和步骤本次研究采用以下方法和步骤：1. 研究SPWM算法：主要了解SPWM控制算法的原理和实现方法，包括波形周期的计算、相位差的计算、三角波的生成、比较器的设计等。
2. 选取适合的电路元件：根据SPWM控制算法的要求，选择适合的电路元件进行电路设计，包括三相桥式逆变器、DSP芯片和信号采集电路等。
3. 进行电路仿真：使用仿真软件进行电路设计的仿真，包括电路的输入输出波形、与计算结果的对比等。
4. 进行实验测试：根据设计好的电路图，搭建实际电路，进行实验测试，包括电路的输出波形、波形频率及占空比等参数的测量，并对变频电源的性能和稳定性进行评估。
四、预期成果和意义随着工业自动化的发展和对能源的需求不断增长,变频电源在国民经济中的地位日益重要。
基于DSP的SPWM变频电源的设计
１ 系统硬件设计
ｉ ｒ ｖ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ｖａｉｂｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｗｅ ｕ ｐ ｙ． ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｔ ｂｌ ｙ ｏ ｒａ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｐｏ ｒｓ ｐ ｌ ｈ ｉ ｈ
Ｋｅ ｒ ｓ：ｖ ｒａ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｐｏ ｒ ｓ ｐ ｙ； Ｐ Ｍ ； ｎ ｐ ｌ ｅ ｕ ｎ ｙ ｍ ｕ ｔｐ ｉａｉ ｎ； ｙ ｗｏ ｄ ａ ｉｂｌ ｑ ｅ ｃ ｗｅ ｕｐ ｌ Ｓ Ｗ ｒ ｕ ｉ ｏ ａ ｆ ｑ ｅ ｃ ｌｉ ｌ ｔ ｒ ｒ ｃ ｏ ＤＳＰ； Ｉ Ｐ Ｄ
Ｔ ｅ ｃ ｎｒ ｅ ｕ ｎ ｙ ｍｕ ｔ ｌ ｒＳ Ｗ Ｍ ｌ ｏ ｔ ｍ ｔ ｏ ｈ － ｈ ｏ ｔ ｉ ａ ｏ ｔ ｈ Ｐ ｔ ｃ ｉ ｖ ｎ ｐ ｌ ｆ ｑ ｅ ｃ — ｌ ｐ ｉ Ｐ ｏ ｕ ｈ ｒ ｒ ｉ ｅ ａｇ ｒ ｈ ｗｉ ｌ ｗ ａ ｉ ｈ ｒ
外在软件设计 中采用了双闭环数字 ＰＤ控制方法 ， Ｉ 使得变频电源的输出稳定性得 到了进一步 的提
升。
关键词 ： 变频 电源 ；Ｐ Ｓ ＷＭ； 单极倍频 ； Ｓ ；Ｉ Ｄ Ｐ ＰＤ 中图分类 号 ： Ｐ ３ Ｔ２ 文献标志码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ．９９ ｊｉ ｎ２ ９ ｏ ： ３ ６ ／． ｓ．０ ５—１４ ．０ ２０ ． １ ０ ｓ ２ ８ ２ １ ．４ ０ ２
Ｔｈ ｅ ｉｎ ｏ ｅ ｄ ｓｇ ｆＳＰＷ Ｍ ａ ｉｂｌ ｒ ｑ ｎ ｙ ｐ ｗｅ ｕｐ ｌ ｓ ｄ ｏ Ｐ ｖ ｒａ ｅ ｆｅ ｕｅ ｃ ｏ ｒ ｓ ｐ ｙ ｂａ ｅ ｎ ＤＳ
ＸＵ ｎ ｙ Ｈｏ ｇ— ｕ．Ｄ ＡＩＤ ｏ ｇ ｐ ｎｇ ｎ —ｅ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｌ ｔ ｎｃＩｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅ ｎ ， ｈｎ ａｇＡ ｒｓａｅＵ ｉｅｓｙ Ｓ ｅ ｙｎ １ １６ Ｓｈ ｏ ｅ ｒ ｉ ｎｏｍａｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｅｙｎ ｅｏｐｃ ｎｖｒ ｔ，ｈｎ ａｇ１０ ３ ） ｏ Ｅ ｃｏ ｉ ｉ ｉ
基于DSP的SVPWM逆变电源研制
中图分类 号： Ｔ ６ Ｍ４ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号： １０ ．８ ７２ ０ ）００ ６ —４ ０ ３４ ９ （０ ７２ —０ ００
０ 引 言
４ ０ Ｈｚ 中频 逆 变 电源 在航 空 航天 领域 被 广泛 ０ 采 用 ，为 日益 增加 的 高端航 空 电子 设备提 供 电源 。 该逆变 电源要 求 电压波 形接近 于纯 正弦 ，且谐 波含
上，给出系统 实现 的软硬件结构 、控 制算法和 实现 结果。原 理样 机试验表明，该研 制方案是 可行 和有 效的。
关键 词 ：Ｄ Ｐ ＶＷ ； 逆 变 器 Ｓ ；Ｓ Ｐ Ｍ
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔ ｆ ＶＰ Ｍ ｖ ｒ ｅ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ａ ｅ ｎ ＤＳ ｖｌｐ ｎ ｏ Ｓ Ｗ ｉ ｅ ｔ ｒ ｗｅ ｐ ｙ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｐ ｎ ｐ ｕ Ｌ ｉＪ Ｊ ａ —ａ ， Ｕ Ｑｉｇ Ｌ Ｕ Ｋ ｉ ｈ ｎ Ｉ Ｗｅ， Ｉ ｕ ｎ ｚｏ Ｇ Ｏ ｎ ， Ｉ ａ— ａ ｇ ｃ
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第３ ５卷 第 ２ ０期 ２０ ０ ７年 １ ０月 １ ６日
继 电 器
ＲＥ ＬＡＹ
Ｖ １ ５ Ｎｏ ２ ｂ ． ．０ ３
ｏｃ ． ６ ２ ０ ｔ１． ０ ７
基 于 Ｄ Ｐ的 Ｓ Ｐ Ｍ逆 变 电源研 制 Ｓ ＶＷ
李巍 ，冀捐灶 ，郭庆 ，刘开 昌
ｉ ｒ ｖ ｅｏ ｔ ｔ ｖ ｕ ｉ ｆｔｅｉｖ ｒ ｒｐ ｗｅ ｕ ｐｙ ａ ｄｒｉｅｉ ｕ ｌ ｄ ｒｌ ｂ ｌ ， ｉ ｐ ｐ ｉｃ ｍｂ ｎ ｓｔｅｃ ｒｅ ｔ ｍｐｏ ｅｔ ｕｐｕ ｅｑ ａ ｔ ｏ ｈ ｎ ｅ ｅ ｏ ｒｓ ｐ ｌ， ｈ ｗａ ｌｙ ｔ ｎ ａｓ ｔ ｑ ａｉ ａ ｅｉ ｉ ｔ ｔ ｓ ａ ｅ ｏ ｉｅ ｕ ｒｎ ｓ ｙ ｔｎ ａ ｉ ｈ ｙ ＂ ｈ
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计DSP（数字信号处理）是一种高性能的数字信号处理器，可用于设计SPWM（正弦脉宽调制）变压变频电源。
SPWM电源是一种通过调制正弦波脉宽来实现变压变频输出的电源系统，具有电压可调、频率可调的特点。
下面将介绍基于DSP的SPWM变压变频电源的设计。
首先，设计一个用于DSP控制的电源逆变器。
逆变器将直流电源转换为交流电源，以供电给负载。
选用具有较高的转换效率和稳定性的逆变器电路，如单臂全桥逆变器或三脚晶闸管逆变器。
其次，需要设计一个用于测量电源输出电压和电流的采样电路。
采样电路可以采用高精度的模数转换器（ADC）来实现，通过将电源输出连接到ADC输入引脚，可以准确测量输出的电压和电流。
接下来，设计一个电流闭环控制算法来控制电源输出电流。
电流闭环控制算法可以使用DSP的数字信号处理功能来实现。
通过实时采集电源输出电流的测量值，并与设定的电流参考值进行比较，可以计算出电流控制信号，以控制电源逆变器的输出电流。
然后，设计一个电压闭环控制算法来控制电源输出电压。
电压闭环控制算法也可以使用DSP的数字信号处理功能来实现。
通过实时采集电源输出电压的测量值，并与设定的电压参考值进行比较，可以计算出电压控制信号，以控制电源逆变器的输出电压。
最后，完成DSP的程序设计和参数设置。
通过编程DSP，将电流闭环控制算法和电压闭环控制算法实现在DSP中，并设置相应的参数，以实现电源逆变器的正常工作。
综上所述，基于DSP的SPWM变压变频电源的设计主要包括逆变器的设计、采样电路的设计、电流闭环控制算法的设计、电压闭环控制算法的设计和DSP程序设计与参数设置。
这个设计可以实现对电源输出电压和电流的精确控制，能够满足不同负载的要求，具有较高的效率和稳定性。
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。
DSP和SVPWM技术的三相变频变幅逆变电源设计
引 言
传 统 的 模 拟 电源 存 在 很 多 固有 缺 陷 ，随着 使 用 环 境 对 参 数 的 要 求 越 来 越 高 ，有 些 功 能 无 法 得 到 满 足 。 电力 电 子 技 术 和 数 字 控 制 技 术 迅 速 发 展 下 的 数 字 式 三 相 逆 变 电 源 克 服 了传 统 模 拟 电源 的许 多 缺 陷 ，使 得 高 品质 的逆 变 电 源 得 到 了越 来 越 广 泛 的应 用 。
２８ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ＆ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ２０１６＃－ｇ ６期
ｗｗｗ．ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ．ＣＲ
关 键 词 ：全 桥 逆 变 ；ＳＶＰＷ Ｍ ；ＤＳＰ；变 频 变 幅 逆 变 电 源
中 图分 类 号 ：ＴＰ３３４．３
文 献标 识 码 ：Ａ
Ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ Ａｍ ｐｌ ｉｔｕｄｅ ｏｆ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ ａｎｄ ＳＶＰＷ Ｍ
１ 总 体 方 案
三相 变 频 变 幅 逆 变 电 源 系 统 原 理 如 图 １所 示 。它 由
＊基金 项 目：湖南 省 教育 厅 科 技 处 一 般 项 目 （１４Ｃ０７５８）。
４个 功 能 模 块 组 成 ：整 流 电路 、输 出滤 波 器 、基 于 ＤＳＰ的控 制 电路 以及 信 号 反 馈 电路 。整 流 电 路 是 把 变 压 后 的 ４８ Ｖ 直 流 电 压 进 行 整 流 滤 波 后 转 换 成 稳 定 的 直 流 电 源 供 给 逆 变 电路 。逆 变 电 路 是 本 电 源 的 关 键 ，其 功 能 是 实 现 ＤＣ／ ＡＣ 的功 率 变 换 ，在 ＤＳＰ的 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 。
基于DSP组合式三相逆变电源单极倍频SPWM研究
基于DSP组合式三相逆变电源单极倍频SPWM研究第４１卷第６期电力电子技术Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．６Ｊｕｎｅ，２００７２００７年６月ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ基于ＤＳＰ组合式三相逆变电源单极倍频ＳＰＷＭ研究易小强，裴雪军，侯婷，康勇（华中科技大学，湖北武汉４３００７４）摘要：针对大功率逆变电源，提出了组合式三相逆变电路结构加单极倍频正弦脉宽调制技术；介绍了利用数字处理器该方案实用可行，试验波形良好，谐波畸变ＴＨＤ＜１％。
ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７实现单极倍频ＳＰＷＭ的具体方法。
试验结果证明，关键词：逆变电源；脉宽调制；数字控制中图分类号：ＴＭ４６４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１００Ｘ（２００７）０６－００７７－０３ＳｔｕｄｙｏｆＳｉｎｇｌｅＰｏｌｅＤｏｕｂｌｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳＰＷＭｏｆＣｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌＴｈｒｅｅＰｈａｓｅＩｎｖｅｒｔｅｒｏｎＤＳＰＹＩＸｉａｏ－ｑｉａｎｇ，ＰＥＩＸｕｅ－ｊｕｎ，ＨＯＵＴｉｎｇ，ＫＡＮＧＹｏｎｇ（ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｈｉｇｈｐｏｗｅｒｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｒｉｎｇｓｆｏｒｗａｒｄａｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｉｎｇｌｅｐｏｌｅｄｏｕｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙＳｉｎｅＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＳＰＷＭ）ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｉｄｉｏｇｒａｐｈｉｃｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇＤＳＰｏｆＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７ｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅｓｉｎｇｌｅｐｏｌｅｄｏｕｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙＳＰＷＭ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｖｅｒｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｅｄ；ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌ１引言在逆变电源的研究中，全数字化处理与控制已占主导地位。
基于DSP的交流异步电机SPWM变频调速系统设计
基于DSP的交流异步电机SPWM变频调速系统设计宋店波2,王永生2(1.国投新集集团刘庄煤矿,安徽淮南236232; 2.安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001)摘要:介绍了交流电机变频调速的基本原理,结合正弦脉宽调制(SPW M)技术,给出了一种基于DSP T MS320F240的交流异步电机变频调速控制系统,简述了实现该控制系统的硬件、软件设计方案。
实验证明,应用软件方法实时生成SWPM波用于异步电动机的变频调速方案减少了系统外围电路,具有很好的效果,系统可靠性高。
关键词:异步电机;DSP;变频调速;正弦脉宽调制中图分类号:T M343 文献标志码:A 文章编号:100320794(2008)1220123203 Design on Frequency Conversion V elocity Modulation System of ACAsynchronous Motor B ased on DSPSONG Dian-bo1,WANG Yong-sheng2(1.Liuzhuang M ine of G uotou X inji(G roup)C orporation,Huainan236232,China;2.C ollege of Mechanical Engineering,Anhui University of Science and T echnology,Huainan232001,China)Abstract:Introduce a basic frequency conversion velocity m odulation theory of AC asynchronous m otor.A de2 sign is reported based on DSP T MS320F240,combined with SPW M technology.It’s hardware and s oftware are described.The experimental result indicates that generate SPW M wave by the s oftware method has better per2 formance and m ore reliability with external circuit reduced.K ey w ords:asynchronous m otor;DSP;frequency conversion velocity m odulation;SPW M0 前言自从具有自关断能力的电力电子器件问世以了精选入选品位,在磨矿机处理能力相同时,可稳定提高精矿品位1%～2%。
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计1. 本文概述随着电力电子技术的迅速发展，变压变频电源在工业和民用领域中的应用日益广泛。
SPWM（正弦脉宽调制）技术作为一种高效、可靠的电力调节手段，已成为变压变频电源设计中的关键技术。
本文主要针对基于DSP（数字信号处理器）的SPWM变压变频电源设计进行深入探讨。
文章首先介绍了SPWM技术的基本原理和其在变压变频电源中的应用优势，然后详细阐述了基于DSP的SPWM变压变频电源的系统设计，包括硬件电路设计、DSP编程和系统控制策略。
本文还通过仿真和实验验证了所设计电源的性能和稳定性。
通过本文的研究，旨在为电力电子领域的研究人员和工程师提供一种高效、实用的变压变频电源设计方案，并为SPWM技术在电力电子设备中的应用提供理论支持和实践指导。
2. 技术原理SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）技术，即正弦脉冲宽度调制技术，是一种模拟正弦波输出的一种脉宽调制技术。
其基本原理是通过调制脉冲的宽度，使得输出脉冲的面积与正弦波相应点的面积相等，从而实现模拟正弦波输出。
在SPWM技术中，正弦波被称为参考波，通常与一个等腰三角波进行比较。
在每个周期内，三角波的峰值与参考波相交的点决定了脉冲的宽度。
当参考波高于三角波时，输出脉冲为高电平当参考波低于三角波时，输出脉冲为低电平。
通过这种方式，输出脉冲的宽度随参考波的形状而变化，从而模拟出正弦波。
DSP（Digital Signal Processor）技术，即数字信号处理技术，是一种利用数字信号处理器进行信号处理的技术。
数字信号处理器是一种专门用于执行数字信号处理任务的微处理器。
与传统微处理器相比，数字信号处理器具有更高的运算速度和更强的并行处理能力。
在SPWM变压变频电源的设计中，DSP主要用于实现SPWM波的生成和控制。
通过编程，DSP可以实时计算和调整输出脉冲的宽度，从而实现精确的电压和频率控制。
基于DSP的SPWM变频电源数字控制
５
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第 ９卷 第 ７期
２０ ０ ６年 ７月
电 潦教 应 阙
Ｐ ０Ｗ Ｅ Ｓ Ｐ Ｙ Ｅ ＨＮＯＬ Ｉ Ｒ ＵＰ Ｌ Ｔ Ｃ ０Ｇ ＥＳ ＡＮＤ Ｐ Ｃ ＴＩ ＡＰ Ｕ Ａ ＯＮＳ
Ｖｏ． Ｎ ． １ ｏ７ ９
Ｊｌ ０ ６ ｕｙ２ ０
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｉｖ ｒｅ ； Ｐ Ｍ： Ｐ ｙ ｒ ｓ ｎｅ ｒ Ｓ Ｗ ｔ ＤＳ
中图分 类号 ：Ｍ４ Ｔ ６
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：２ ９ ２ １ （０ ６ ０ — ０ ５ ０ ０ １ — ７ ３ ２ ０ ）７ ０ ０ — ４
０ 引 言
数 字 信 号 处 理 器 （Ｓ ） Ｄ Ｐ 已广 泛 应 用 在 高 频 开
使其 可 以很方 便地 实现 变频 电源 控制 。 文 中 ， 本 控
制 系 统 采 用 了 工 程 应 用 较 多 的 正 弦 脉 宽 调 制 技
术 ， 技 术具 有 算 法 简 单 ， 该 硬件 实 现 容 易 ， 波 较 谐
小 等 优 点 ［ 可 以 充 分 发 挥 Ｄ Ｐ的高 速 性 、 时 １ １ ， Ｓ 实 性 、 靠 性 等 方 面的 特 点 ， 合 相 应 的 软件 ， 用 可 结 应
关 电源 的控制 ， 取 Ｄ Ｐ作 为变 频 电源 的控 制 核 采 Ｓ
频 电源 采用 高频 Ｓ ＷＭ 技术 和通用 电压 型单相 全 Ｐ 桥逆 变 电路 ，选取 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ功率模 块作 为开 关器 件 ， 控制 电路采 用全 数字化 设计 。
输 出电压 和 电感 电流通 过采 样 网络 将 输入
Ｔ ３ ０ Ｆ ４ ７的 Ａ Ｄ转换 口 。通 过键 盘 键 人 所 ＭＳ ２ Ｌ ２ ０ ／ 要 求 的输 出电压 值 、 率 值 ， Ｓ Ｉ 块 与 Ｄ Ｐ实 频 由 Ｃ模 Ｓ
基于DSP变频器的SPWM控制算法
基于DSP变频器的SPWM控制算法The arithmetic of the SPWM of transducer with SPWM control based on the DSP(湖南铁道职业技术学院 412001) 陈湘令张莹CHen.xiangling Zhangying摘要:在本文中提出一种基于数字信号处理器(DSP)的变频器，利用SPWM控制技术，实现变频器的三相交流电压输出。
本文的重点是SPWM控制的算法。
关键词: 变频器，DSP，SPWM中图分类号：TP301.4 文献标识码: BABSTRACT:In this design，we will present a kind of transducer based on the DSP， which uses SPWM control to realize the three phases AC voltage output. The importance of this paper are the arithmetic of the SPWM control.Key words: Transducer， DSP， SPWM1 引言在变频器的控制中引入DSP等32位微型计算机，不仅在于能大大缩小变频器的体积，更重要的是能利用DSP的诸多优点来实现变频器控制的全数字实现。
本文拟采用TI公司的TMS320F240 DSP来完成变频器的SPWM变频控制，此变频器的变频范围为1-500HZ;额定频率为50HZ;额定三相交流输出线电压为380V(额定相电压为220V)。
2不可控整流SPWM调压调频方式不可控整流器整流，脉冲宽度调节型(SPWM)逆变器同时实现调压调频方式，主电路结构图如图1所示。
整流侧采用二极管整流，输入功率因数提高。
输出侧采用桥式电路，使用智能功率模块(IPM)，门极触发信号来自DSP的控制模块，按SPWM控制规律分配给6个IGBT 管，来实现三相交流的输出。
基于DSP的SPWM变频调速系统的实现
２ 不对称规 则采样 法 生成 Ｓ ＷＭ 算 Ｐ
法
调速 系 统 的关 键 在 于 如何 实 时 的获 得 Ｓ ＷＭ Ｐ
ｂ ｓｄ ｏ ａ ｅ ｎ ＴＭ Ｓ ２ Ｆ ４ Ｐ． ｅｒ ｇ ｌｔｎ ｙ ｔｍ ３ ０ ２ ０ＤＳ Ｔｈ ｅ ｕａ ｉｇ ｓ ｓｅ
ａ ｏ ｔ ｓ ｍｍ ｅ ｒ ｕ ｅ ｓ ｍ ｐ ｉ ｇ ｔ ｒ ａ ｅ Ｓ Ｗ Ｍ ｄ ｐ ｓａ ｙ ｔｙ ｒ ｌ ａ ｌ ｏ ｃ ｅ ｔ Ｐ ｎ
制波频 率 为 ；载波 比 Ｎ一厂 ／ — ｉ 厂 × 。 ， ｆ ／埘
速系 统 ， 转差功 率 回馈 型 调 速 系统 和转 差 功 率 不 变
型调 速系统 。变频 调速属 于转 差功 率不 变 型调 速系
统 ， 系统无 论 转 速 高 低 ， 差 功 率 的 消 耗 基 本 不 此 转 变， 故效 率很 高 ， 用 广 泛 ， 且 可 以构 成 高 动 态 性 应 并 能 的交流 调速 系统 ， 为变频 调速技 术 的 主流 ， 中 成 其 Ｓ ＷＭ 变 频 调 速 系 统 具 有 调 速 范 围 宽 、 率 因 数 Ｐ 功 高、 电机 运动平 稳 且能有 效地 抑制谐 波 等优 点 ， 到 得
维普资讯
基 于 ＤＳ 的 Ｓ Ｗ Ｍ 变频 调 速 系统 的 实现 Ｐ Ｐ
翟 红存 ， 重德 ， 昌洲 薛 魏 （ 南京航 空航 天 大学 ， 苏 南京 ２ ０ １ ） 江 １０ ６
Ｉ ｌｍｅ ｔ ｔ ｎ ｏ ＰＷ Ｍ ｒ ｂ ｅ — ｒ ｑ ｅ ｃ ｐ ｅ ｇ ｌｔｎ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ＤＳ ｍｐ ｅ ｎ ａ ｉ ｆＳ ｏ Ｖａ ｉ ｌ —ｆｅ ｕ ｎ ｙ Ｓ ｅ ｄ Ｒｅ ｕ ａｉ ｇ Ｓ ｓｅ Ｂ ｓ ｄ ｏ Ｐ ａ Ｚ Ａ ｏｇ ｃｎＸ ＥＺ ｏｇ ｄ， Ｉ ｈｎ — ｈｕ Ｈ Ｉ ｎ — ｕ ．Ｕ ｈｎ — ｅＷＥ ａｇ ｚｏ Ｈ Ｃ
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计
丰富 的 实现 了
户
整 流 滤 波模 块 的 交 流 电进 行 整 流滤波
,
对 电 网输 入
的测频
。
的不 规
为变换 器 提
据要求 把直
一少
,
电压
、
电流检测模块
根
则采 样
,
并 采用
,
算法 使 系统 产 生
具 有运 算速 度快
、 、
供波纹较小的直 流电压
。
需 要 实 时 检 测 线 电压 及 相
,
高 品 质 的正弦 波
无 用信号 使输 出信 号为标 准 正弦 波 控制 电路 模 块 压
、
等显 著优 点 而 备受青睐
一 一
变频 电源 的
一
集成 高级控制 器 的浮 点处理器性 能 的
要求
。
检测 输 出 电
整个 电路 由交流 直流 交流 滤波 等 部分 构成
,
与 上 一 代 领 先 的 数字信 号处理
,
电流信 号 后
,
。
具 有 电路 简
其性 能 的优 劣直接 关系 到 整
。
高速处理 能力 具 备 点处理 单 元 单指令周期
算
,
,
单
、
可 靠性 高等特点
个 系统的安全和 可 靠性指 标 频 电 源 以 低功 耗
、
现 代变
位累加运
,
滤波模块
滤 除干 扰 和
。
高效 率
。
、
电路 简洁
可 满 足 应 用对 于 更快 代 码 开 发 与
按 照一 定 的控 制 算
尸
输 出 电压 和 电流波 形 均 为
,
采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计
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DSP的变频电源的设计
目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1本文主要内容 (1)1.2控制芯片概述 (1)1.2.1DSP芯片 (1)1.2.2 电源设计 (4)1.3数字变频电源的分类及优点 (6)2单相SPWM变频电源工作原理 (7)2.1整流技术 (7)2.1.1变频电源的工作原理 (7)2.2.2滤波器 (10)2.3SPWM基本原理 (13)2.4数字控制系统设计 (16)2.4.1PI调节器 (16)2.4.2PID调节器 (17)2.4.3控制方案 (18)3单相SPWM方式变频电源系统组成 (22)3.1主电路 (22)3.2驱动电路 (22)3.3检测电路 (23)3.3.1电压检测 (23)3.3.2电流检测 (24)4数字控制的实现方法 (25)4.1主电路流程图 (25)4.2中断程序流程图 (26)4.3PI调节流程图 (27)4.4本章小结 (28)5系统参数设计 (29)5.1参数设计 (29)5.1.1中频变压器TR (29)5.1.2串联谐振电容 (31)6总结 (36)参考文献 (37)附图：系统总电路图 (38)附录：系统源程序 (38)致谢 (54)基于DSP的变频电源的设计摘要随着新型电力电子器件和数字信号处理器的飞速发展，数字控制的逆变电源应用日益广泛。
因为数字控制相对于模拟控制有着显著的优点:简化了硬件电路设计，克服了模拟电路中参数温度漂移的问题，控制灵活且易实现先进控制等，使得所设计的电源产品不仅性能可靠，且易于大批量生产，从而降低了开发周期。
因此，数字化控制电源已成为当今开关电源产品设计的潮流。
本文采用Ti公司的TMS320LF2407A 的控制芯片和IGBT为核心来设计数字式逆变电源调节器，以取代现有的以晶闸管为功率元件的模拟控制的逆变电源调节器。
本设计论文介绍了一种基于DSP芯片的全数字控制单相变频电源的设计，随着变频调速技术的不断发展，变频器的应用越来越广泛，变频器除了具有卓越的调速性能之外，还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。
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（６）铁路、高速公路：２５Ｈｚ、静频信号电源。 变频电源是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 安全性和可靠性。变频电源自问世以来引起了国内外电源界的普遍关注。现已成 为具有发展前景和影响力的一项高新技术产品。现代变频电源以其低损耗、高效 率、电路简洁等显著优点而受到人们的青睐，并广泛的应用于电气传动、计算机、 电子设备、仪器仪表、通信设备和家用电器中。今年来随着工业自动化产业的告 诉发展，人们对变频电源的需求与日剧增，变频电源的开发研制生产已成为发展 前景十分诱人的朝阳产业。目前，随着变频电源的广泛应用，变频电源显示除了 强大的生命力，其具有高集成度、高性能比、最简的外围电路、最佳的性能指标
遇。ＭＯＳＦＥＴ和ＩＧＢＴ的相继问世是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。
据统计，到１９９５年底，功率ＭＯＳＦＥＴ和ＧＴＲ在功率半导体器件市场上已达到平 分秋色的地步，而用ＩＧＢＴ代替ＧＴＲ在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展 不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善可靠，而且使现 代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化， 机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
１．保密口，在一年解密后适用本授权书。
２．不保密团。 （请在以上相应方框内打”√’’） 作者签名： 导师签名：
季辫
日期：办吻
年夕月夕日
罗宴｝
日期：沙孑年彳月如日
硕士学位论文
第１章绪论
１．１研究变频电源的背景及目的
电源对于每一个人来说是一个既熟悉又抽象的名词，我们的衣食住行离不开 电源，文化娱乐、办公学习、科学研究、工农业生产、国防建设、教育、环境保 护、医疗卫生、交通运输、照明、通信、宇宙探索等等，哪一样也少不了电源。
ａｒｅ
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ａｌｓｏ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ・
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶＶＶＦ；
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大
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含
任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明 的法律后果由本人承担。 作者签名：
季铹
日期舻矿月，口日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意
学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文
被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于
只要用电就离不开电源。
电源的分类如下图所示：
艇Ｌ
Ｄｃ．Ｄｃ一｜直流直流电源供应嚣
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ｐｃ Ｐｏｗｅｒｓ呷ｐ劲
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Ｄｃ—Ａｃ一｜：兰竺兰竺：竺！
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图１．１电源的分类
电子／电力电源的发展得力于电力电子技术的进步。进入八十年代，大规模和 超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将 集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全 控型功率器件，首先是功率ＭＯＳＦＥＴ的问世，导致了中小功率电源向高频化发展， 而后绝缘门极双极晶体管（ＩＧＢＴ）的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机
关键词：变频电源；ＤＳＰ；
Ｓ州Ｍ；死区；锁相环
ＩＩ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｅＩｅｃｔｒｏｍｃｓ
ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｖａｒｉａｂｌｅ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
ｔｅｃｈｎ０１０９ｙ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ
ａ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ
ａ
ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
ｗｉｄｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＡＣ ｍｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ
ａｒｅａｓ・ ｏｎ
ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ，ａｎｄ ｍａｎｙ ｏｔｈｅｒ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｓ
Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
ａ
ＶＶＶＦ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂａｓｅｄ ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ
ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｓｉｇｎａｌ
湖南大学 硕士学位论文 基于DSP的SPWM变压变频电源的设计 姓名：李锋 申请学位级别：硕士 专业：控制理论与控制工程 指导教师：罗安 20080226
硕士学位论文
摘
要
变频技术是电力电子技术的主要组成部分，应用于包括交流电机的调速和供
电电源等多个重要领域。
本文提出了一种基于ＤＳＰ（数字信号处理器ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７）的ＳＰＷＭ三相 间接变频电源系统。首先介绍了变频电源的拓扑结构以及原理，设计了以三菱ＩＰＭ 模块为基础的包括整流电路、逆变电路、输出滤波器的主回路。在分析了ＳＰＷＭ 调制原理的基础上，提出了改进型的规则采样法产生ＳＰＷＭ波。另外并对死区产 生的影响做了分析，并给出了两种补偿方法。 在变频电源数字控制器国内外研究的基础上，提出了一种基于数字信号处理 器（ＤＳＰ）的控制器硬件结构，并对控制器的实时性、可靠性和兼容性作了详细 的分析。为满足高速和精确的采样，论文在控制器硬件中设计了锁相环电路。为 满足智能功率模块（ＩＰＭ）对死区时间的要求，在对电路仿真分析的前提下，论 文在控制器硬件中设计了独立的硬件死区延时电路。 控制器的系统软件设计分为人机接口程序和控制程序。人机接口程序实现了 实时电压电流数据及其波形显示，控制参数显示及在线修改等功能；控制程序实 现了信号采样分析、ＰＷＭ脉冲调制和触发、ＰＩ控制器等程序。论文详细阐述了 程序设计思想和实现过程。 论文最后给出了装置样机的实物图以及实验波形图，并结合变频电源样机现 场调试所出现的问题，给出了改善意见。
等特点【ｌ】。
１．２国内外研究情况
现代电源技术是应用电力电子半导体器件，综合自动控制，计算机（微处理 器）技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术，是现代电力电子技术的具体应用。
１．２．１电力电子器件技术的发展
变频电源是现代电力电子技术的一项重要的应用。电力电子器件以美国１９５７
２
硕士学位论文
年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为起始点逐渐发展起来的。经过５０年 的发展，在器件制造技术上不断提高，已经经历了以晶闸管为代表的分立器件，
ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７）．Ｆｉｒｓｔ
ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｌｎｃｌｐｌｅ ｏｔ
ｏｎ
ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂａｓｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ
ｔｈｅ
Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ
ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ
ｐｏｗｅｒ
ｍｏｄｕｌｅ）ｉｓ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
ｔｈｅ
ｒｅｃｔｍｅｒ
ｃｉｒｃｕｌｔ，１ｎｖｅｒｔｅｒ ｔｈｅｓｉｓ
ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｎｌｔｅｒ．ＡＲｅｒ ａｎａｌｙｚｉｎｇ
ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ
ＳＰＷＭ，ｔｈｉｓ
ｉｔ ａｎａｌｙｓｌｓ ｄｅａｄ。ｔｌｍｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｒｕｌｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄ ａｌｓｏ
ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｃｈｉｅＶｅｍｅｎｔ ｉｎｌａｎｄ ａｎｄ ａｂｏａｒｄ・Ｔｈｅ
ａｓ
ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｓ ｗｅＵ
ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｈａＶｅ
ｂｅｅｎ
ｔｎｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ａｎａｌｖｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ＰＬＬ ｃｉｒｃｕｉｔ
基于ＤＳＰ的ＳＰＷＭ变压变频电源的设计
当前，电力电子作为节能、节材、自动化、智能化、机电一体化的基础，正
朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的 将来，电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用，实现高效率和高品质
用电相结合。
变频电源是将市电通过功率变换电路转变为所需要的电压和频率的一种电 源。世界各国电网制式的不统一，以及不同应用领域的电源制式需求的不同，以 下情况需要使用变频电源： （１）家电业制造商如：空调设备、咖啡机、洗衣机、榨汁机、微波炉、收录 音机、冰箱、ＤＶＤ、洗尘器、电动剃须刀等产品的测试电源； （２）电机、电子业制造商如：交换式电源供应器、变压器、电子安定器、ＡＣ 风扇、不断电系统、充电器、继电器、压缩机、马达、被动元件等产品的测试电 源； （３）ＩＴ产业及电脑设备制造商如：传真机、影印机、碎纸机、印表机、扫描 器、烧录机、伺服器、显示器等产品的测试电源； （４）实验室及测试单位如：交流电源测试、产品寿命及安全测试、电磁相容 测试、ＯＱＣ（ＦＱＣ）测试、产品测试及研发、研究单位最佳交流电源； （５）航空／军事单位如：机场地面设施、船舶、航天、军事研究所等的测试电
ｅｆｆ－ｅｃｔ ｉｎ
ＰＷＭ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ａｎｄ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＶＶＶＦ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ
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ｐｒｏｐｏｓｅｄ・
ｏｎ
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ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ
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ｐｒｏｇｒ锄ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａｓ
ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ・