基于DSP带同步锁相的逆变器控制系统设计_毕业设计
基于DSP的UPS逆变器数字化复合控制系统设计
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24 | Techniques of Automation & Applications
《自 动 化 技 术 与 应 用 》２ ０ ０ ６ 年 第 ２ ５ 卷 第 １ ０ 期
计算机应用
Computer applications
参考文献：
［１］ 范逸之，陈立元．Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ 与 ＲＳ－２３０ 串行通信控制［Ｍ］． 北京： 清华大学出版社， ２ ０ ０ ２ ． ６ ．
逆变器所需的３相正弦指令由间接查表法获得。具体为将正
弦波分为 ２Ｍ 等份，将［０，π］Ｍ 等份保存为正弦表存储在 ＦＬＡＳＨ
中。每弧度对应的步长 ∂ 为：
∂= M π
（２）
根据即定的采样步长ｔ，输出电压频率ｆ 与３相电角度之间
的关系可以求出当前 ３ 相电角度θ (k) 为，其中下标 ｘ 为相电压 x
制器的内模采用改进型结构。内模中的Ｑ（ｚ）是为克服对象模型不
精确的影响（增强系统鲁棒性）而设置的低通滤波器或一个小于１
的常数，它使该内模成为一个准（周期）积分环节。在本系统中，
Ｑ（ｚ）取 ０．９５。Ｎ是系统参考波一周期的采样次数。系统的采样周
期为 ８３．３３ 微妙，所以 Ｎ 值为 ２４０。
周期延迟环节ｚ－Ｎ使得超前环节的设置成为可能。超前环节
ＣＰＵ（ＴＭＳ３２０ＣＬＦ２４０７Ａ）负责信号处理，执行重复控制 与比例控制的复合算法，并将结果归一化后生成 ＳＰＷＭ 占空比 信号。ＣＰＵ 输出为 ３ 相 ６ 路 ＳＰＷＭ 波，用于驱动三相桥式逆变 器的 ＩＧＢＴ。由于芯片内部已经包含 ＰＷＭ 的死区产生器，故外 部没有死区控制电路。
系统保护模块为组合逻辑。直流母线掉电、过流，功率管过 热、过流，系统过热等故障信号经两级逻辑实现逻辑电平的匹配 （１２Ｖ 逻辑电平变换为３．３Ｖ 逻辑电平）后相与，得到的信号接入 ＣＰＵ 的功率保护引脚 ＰＤＰＩＮＴＡ。硬件电路实现的功率保护功能 集成在 ＤＳＰ 芯片内，由软件使能。
DSP逆变电源并联系统锁相环设计
DSP逆变电源并联系统锁相环设计摘要：提出了一种基于DSP的消除SPWM全桥逆变器直流偏磁问题的控制方案，采用TI公司的DSP芯片TMS320F240来实现。
在一台400Hz6kW样机上进行了实验，实验结果表明该方案能较好地解决全桥逆变器中的直流偏磁问题。
本文引用地址：/article/264220.htm关键词：全桥逆变器;直流偏磁;正弦波脉宽调制1引言近年来，SPWM逆变器已经在许多交流电能调节系统中得到广泛应用，相对于半桥而言，全桥逆变器的开关电流减小了一半，因而更适合于大功率场合。
在SPWM全桥逆变器中，为实现输入输出之间的电气隔离和得到合适的输出电压幅值，一般在输出端接有基频交流变压器。
而在输出变压器中，由于各种原因引起的直流偏磁问题致使铁心饱和，从而加大了变压器的损耗，降低了效率，甚至会引起逆变器颠覆，严重影响了SPWM全桥逆变器的正常运行，必须采取措施加以解决。
随着高频开关器件的发展，模拟瞬时值反馈控制使SPWM逆变器获得了优良的动态响应特性和较小的谐波畸变率。
但模拟控制存在着分散性大、温度漂移及器件老化等不利因素，因而给设备调试及维护造成许多困难。
数字控制克服了模拟控制的上述缺点，并具有硬件简单、调试方便、可靠性高的优势，因而引起了高度的重视。
本文在对SPWM全桥逆变器中输出变压器直流偏磁机理分析的基础上，提出了一种数字PI控制方案，通过采样输出变压器原方电流来调整触发脉冲宽度。
该方案利用DSP芯片TMS320F240在一台全数字化6kW、400Hz中频逆变电源上得以实现，实验结果表明所提出的方案较好地抑制了输出变压器的直流偏磁。
2直流偏磁DSP控制的SPWM全桥逆变器如图1所示。
直流偏磁是指由于输出变压器原边电压正负波形不对称，引起变压器铁心工作磁滞回线中心点偏离零点，从而造成磁工作状态不对称的现象。
变压器工作时，磁感应强度B的变化率为B=dt(1)励磁电流Iμ的变化率为Iμ=dt(2)图1DSP控制的SPWM全桥逆变器图2无直流偏磁时波形图(a)SPWM波形(b)磁感应强度B(a)SPWM波形(b)磁感应强度B图3有正直流偏磁时波形图式中：U1——变压器原边电压;N1——变压器原边绕组匝数;Ae——变压器铁心截面积;Lo——变压器铁心磁路长度;μ0——空气磁导率;μr——变压器铁心相对磁导率。
基于DSP控制的逆变电源车设计研究
它在工业、 国防、 航海 、 航空等领域中应用非常广泛。
它要求 电源的波形是纯正弦， 谐波含量不大于 ５ ， ％ 工作电压为 １５ 。为了满足输出纯正弦波的要求 ， １Ｖ
采用 Ｓ ＷＭ脉宽调制技术。脉宽调制技术 是通过 Ｐ 定的规律控制功率半导体器件 的通 断， 获得一组
一
等幅不等宽的矩形 脉冲， 用来近似正弦波 。利用传
生成频率为 ４０ ｚ的正弦交流电， ０Ｈ 经变压器输出电 压为 ｌ５ 。电源车系统结构原理图如图 ｌ １Ｖ 所示。
算 出各切换点的时间 ， 即所谓的规则采样 ， 将采集的
所有的切换点放人 内存 ， 然后通过查表及必要 的计 算再生成 ＳＷＭ 波 ， Ｐ 但数字法受 内存影响较大 。 不 能保证系统 的精度…。两种方法都不理想 ， 因此 ，
ＷＭ波 ， 构成控制系统。Ｄ Ｐ Ｓ 不仅完成对输出的 ｓ — Ｐ ＷＭ波的脉宽 、 频率进行控制， 还可以完成模拟信号
的电压 、 电流以及交 流电频率 的检测、 显示 ， 当出现 过电流 、 欠电压的异常现象时 ， 能够 自动保护 、 报警。 Ｄ Ｐ控制器选 用 ｒ 公 司的 １ 定点 Ｄ Ｐ— Ｓ Ｉ ’ Ｉ ６位 Ｓ Ｔ Ｓ２ Ｆ４ ７ 这是一种性 价 比较高的 Ｄ Ｐ 它集 Ｍ ３０ ２０ Ａ， Ｓ， 成６ Ｐ 路 ＷＭ输出， 每个输出都有可编程的死 区功
中图分类号 ：Ｍ３ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ３４ ５ （ ０６ ０ －０ ６０ １０ －２０ ２ ０ ） １ １ －３ ０
（９６） 女 ， 南 １７． ，息 学 院电 气教研室 教师， 硕
士生 。
逆变电源车是频率为 ４０ ｚ ０ Ｈ 的交流 中频电源，
作者 简介： 装索 萍
基于DSP的逆变电源控制器的设计
基于DSP的逆变电源控制器的设计摘要本文讨论的逆变电源控制器采用数字信号处理器（dsp）对逆变电源系统进行全数字控制，通过改变pwm波形的脉冲宽度和调制周期可以达到调压和变频的目的，并融合了多元化的保护功能使逆变电源系统的驱动电路变得简单可靠。
关键词逆变；脉宽调制；svpwm；控制器中图分类号tm4 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）49-0184-02许多行业的用电设备不是直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。
其幅值、频率稳定度及变化方式因用电设备的不同而不尽相同，例如通信电源、不间断电源、医用电源等都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。
电力系统中，将电网交流电通过整流技术变成直流电，然后通过逆变技术，将直流变成高频交流，再通过高频变压器降压，就达到缩小变压器体积和提高供电质量的目的了[1]。
工控行业中，应用广泛的交流伺服电机的驱动单元使用的是频率可调的三相交流电，而电网提供的交流电是不变的，为了得到幅值和频率可调的三相交流电，我们需要进行直交变换。
本文采用了ti公司生产的32位定点dsp控制器tms320f2812作为控制器主处理器，采用先进的svpwm空间矢量控制算法，并且融合了多元化的保护功能，通过电流采样实现了逆变电源的过流和短路保护，具有良好的实用性。
1 系统结构逆变器中的变流器由三组igbt组成，在其运行的过程中，igbt 的通断频率是很高的，这就需要驱动信号发生器有较高的运算速度，能够产生所需频率的驱动信号，而高性能控制器dsp可以满足这个要求。
ti公司生产的32位定点dsp控制器tms320f2812，其工作频率高达150mz，高性能的32位cpu，大大提高了控制系统的控制精度和芯片处理能力，是目前控制领域最先进的处理器之一，其pwm发生电路可以根据需要直接改变pwm输出频率，随时改变pwm 的脉宽，能够满足逆变器的控制要求。
基于DSP 移相调频控制的逆变电源研究
基于 ＤＳＰ 移相调频控制的逆变电源研究
２ 主电路拓扑与控制策略
２．１ 电源的主电路拓扑 变换器采用两级串联的 ＡＣ／ＤＣ－ＤＣ／ＡＣ 结构，输
Ｐ０＝Ｉ２Ｒ＝
８ !２Ｒ
Ｕｄ２ｃｏｓ（４ !／２）
式中 Ｕｄ—— —逆变器输入电压值
（３）
入采用三相 ＡＣ／ＤＣ 不控整流，输出采用负载串联谐
３ ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２）简介［５］
ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 是 ＴＩ 公司生产的专用于电气控 制和传动控制的集成 ３２ 位 ＤＳＰ 芯片，它首次采用 片内 Ｆｌａｓｈ，采用了多组总线并行机制，具有速度高 达 １５０ＭＨｚ 的指令周期频率，保证了信号处理的实 时性；１６ 路的 ＰＷＭ 输出通道；它存在两个独立的事 件管理模块（ＥＶＡ，ＥＶＢ）来实现各种功能控制，每个 事件管理模块拥有两个独立的 １６ 位通用定时器、３ 个比较单元及 ３ 个捕获单元等等。ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ 还 提供方便的输入输出控制外围接口单元，能够实现 与其他设备的通信，进而实现键盘、ＬＣＤ 操作等友 好的人机界面。
６ 示出的输出电压和输出电流仿真波形证明，在输
出电压占空比 Ｄ＝１００％（满载）和 Ｄ＝２５％（轻载）的
负载条件下，输出电流均为标准正弦波，且保持连
续，表明电源具有良好的调功性能，实现了软开关。
图 ６ 系统不同负载率下输出电压电流仿真波形
在仿真分析的基础上，设计了一台 ２５ｋＨｚ／１０ｋＷ 感应加热高频逆变电源实验样机，图 ７ 示出其输出 电压电流在不同负载率条件下的实验波形，表明实
逆变电源，给出了主电路拓扑结构，分析了其控制原理并设计了其控制程序流程图。新颖的 ＰＳＦＶ 控制能够实现输出
电压 ９０％的调整率，输出电流波动小于单纯移相调功 ＰＷＭ 方式，并在轻载时保持连续。功率开关器件零电压零电流
基于DSP控制的双模式逆变系统的研究
万方数据万方数据万方数据到。
采用定时中断。
在每个开关周期．程序从参考正弦表中获得相应数字量，并将它赋值给比较寄存器ＣＭＰＲｘ。
ＰＷＭ输出设置为高有效时，当计数值从零开始计数到周期值ＴｘＰＲ的过程中与ＣＭＰＲ】【匹配时．则输出高电平：当计数值从周期值ＴｘＰＲ开始计数到零的过程中与ＣＭＰＲｘ匹配时。
则输出低电平。
设置为低有效的另一组ＰＷＭ输出与高有效互补。
当到达一个正弦周期时，将查表的指针复位到正弦波的初始处循环读取【４】。
为了同一桥臂的上下开关管直通。
两路互补的ＰＷＭ信号还要通过死区时间寄存器来设置一定的死区时间。
４．２．３数字锁相在由独立切换到并网时，需要锁相使此时的输出电压与电网电压同幅同频同相．以减小电压冲击，同时由于系统在并网运行时为电流输出型，需使输出并网电流与电网电压同频同相，以实现最大有功输送，故需进行锁相。
该设计采用软件锁相实现并网切换前使输出电压与电网电压同步。
并网后输出使并网电流与电网电压严格同步１５１。
将电网电压信号经霍尔传感器比例缩小、滤波和电压抬升，整形成与其同步的符合ＤＳＰ输入的方波信号。
该信号送入ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ的ＣＡＰｌ引脚。
当捕捉到方波信号的上升沿时，记录下此刻定时器的值。
由相邻两次定时器值之差可算得电网电压周期。
用此周期值作为正弦调制波的周期．即可实现输出电压或并网电流与电网电压同频。
通过判断电网电压过零时正弦表指针的位置来判断二者的相位差．调整输出电压或并网电流参考正弦表的指针．可实现输出电压或并网电流与电网电压同相。
５仿真与实验用仿真软件Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对系统进行仿真。
仿真参数设定为：直流侧母线电压Ｕｄ＝３５０Ｖ，参考电流幅值Ｉ＝１０Ａ，滤波电感Ｌ＝５ｍＨ，开关频率疋＝１５ｋＨｚ，仿真算法采用Ｏｄｅ２３ｔ，误差为ｌｘｌ０巧。
负载为阻性负载。
在Ｏ．０８ｓ时由独立工作模式切换为并网工作模式，如图７ａ所示。
在０．２ｓ时由并网工作模式切换为独立工作模式．如图７ｂ所示。
基于DSP光伏并网逆变器的硬件电路设计毕业设计
本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：基于DSP的光伏并网逆变器硬件电路的设计学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化班级：指导教师：基于DSP的光伏并网逆变器硬件电路的设计摘要由于近年来不可再生能源的不断消耗，能源危机日益凸显，各国都在加紧开发新能源。
太阳能发电作为一种全新的电能生产方式，具有清洁无污染、来源永不衰竭且维护措施简单等特点，因而受到越来越广泛的关注。
本文针对太阳能应用的一个重要研究领域——光伏发电系统，尤其是小功率光伏并网发电系统，设计实现了基于DSP控制的单相光伏并网逆变器的硬件电路。
论文首先介绍了太阳能光伏并网的国内外发展现状，阐述了利用DSP控制光伏并网系统的基本原理。
然后提出了以逆变器DC/AC变换技术为核心的单相光伏并网逆变器的硬件电路设计方案，并在Matlab软件上进行了仿真测试。
最后对后续研究工作进行了展望，为进一步制作电路板及其调试提供了参考。
关键词：光伏并网；逆变器；数字信号处理器；Matlab仿真PV Grid-Connected Inverter Hardware Circuit Design Based on DSPAbstractIn recent years, with the continuous consumption of non-renewable energy, the energy crisis has become increasingly prominent, countries are stepping up the pace to develop new energy. Solar power, as a new energy production methods, owns many features, such as, clean, non-polluting, never failure of source and simple maintenance measures, and thus draws more and more attention. In this paper, as for an important research field of solar energy applications-photovoltaic systems, especially low-power photovoltaic power generation system, the hardware circuit of the DSP-based control of single phase photovoltaic grid-connected inverter is designed and implemented.The paper firstly described the development of solar photovoltaic grid in the world, and explained the basic principles of DSP controlled photovoltaic grid system. Then objective of the single-phase PV grid inverter with the core of DC / AC conversion technology inverter hardware circuit is designed and its simulation tests on the Matlab software is proceeded. Finally, the prospect of follow-up study provides a reference for the further production of circuit boards and their debugging.Key words: grid-connected photovoltaic; inverter; DSP; Matlab simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景、目的和意义 (1)1.2 国内外研究的现状 (1)1.2.1 国内研究的现状 (2)1.2.2 国外研究的现状 (2)1.3 本课题研究的主要内容 (3)第二章太阳能光伏并网的研究 (4)2.1 光伏并网逆变器的拓扑结构设计 (4)2.1.1 按变压器拓扑结构分类 (4)2.1.2 按功率变换级数分类 (6)2.1.3 按控制方式分类 (7)2.2 光伏并网控制策略基本原理 (10)2.2.1 光伏并网逆变器的控制方式 (10)2.2.2 光伏并网逆变器的控制目标 (10)2.2.3 输出电流控制方式 (11)2.2.4 最大功率点跟踪 (12)2.3 孤岛效应 (14)2.3.1 孤岛效应的影响和危害 (14)2.3.2 孤岛效应的检测方法 (15)第三章基于DSP的并网逆变器硬件电路的设计 (16)3.1 并网逆变器总体结构 (16)3.2 基于DSP的控制系统硬件设计 (16)3.2.1 DSP概述 (17)3.2.2 DSP系统硬件电路设计 (18)3.3 采样和调理保护电路设计 (24)3.4 主电路设计与关键参数选择 (28)3.4.1 Boost电路设计与参数选择 (28)3.4.2 逆变器电路设计与参数选择 (31)第四章光伏并网逆变器仿真测试 (35)4.1 Boost升压电路仿真测试 (35)4.1.1 Matlab搭建电路图 (35)4.1.2 仿真波形和分析 (35)4.2 逆变器电路仿真测试 (36)4.2.1 Matlab搭建电路图 (37)4.2.2 仿真波形和分析 (37)第五章总结和展望 (39)5.1 工作总结 (39)5.2 展望 (39)参考文献 (41)附录 (42)附录A DSP控制电路PCB板 (42)附录B 3D模式的控制电路PCB板 (42)附录C 主电路PCB板 (43)附录D 3D模式的主电路PCB板 (43)附录E 总体原理电路图 (43)附录F DSP控制电路原理图 (43)致谢 (44)第一章绪论1.1 课题研究的背景、目的和意义当今世界，人类对于能源的依赖性越来越强，能源已经成为我们生活中必需的部分，它为人类的各项活动提供着动力。
DSP锁相——精选推荐
DSP锁相基于DSP的光伏并网发电系统数字锁相技术在光伏并网发电系统中，需要实时检测电网电压的相位和频率以控制并网逆变器，使其输出电流与电网电压相位及频率保持同步，即同步锁相。
同步锁相是光伏并网系统一项关键的技术，其控制精确度直接影响到系统的并网运行件能。
倘若锁相环电路不可靠，在逆变器与电网并网工作切换过群中会产生逆变器与电网之间的环流，对没备造成冲击，这样会缩短设备使用寿命，严重时还会造成设备的损坏。
TI公司生产的高速数字信号处理器TMS320C2000系列，不仅体积小、功耗小、可靠性高，而且内部集成了12路PWM发生器、6路CAPTURE单元电路等外设电路，非常适合于PWM信号的控制及锁相环的数宁实现。
本文采用了一种基于DSP芯片TMS320C2407A实现光伏并网系统数字锁相的与法，并给出了实验结果。
1 锁相的原理锁相环是一个闭环的相位控制系统，能够自动跟踪输入信号的频率和相位。
利用锁相环技术可以产生同步于输入信号的整数倍频或分数倍频的输出控制信号。
锁相环的基本结构是由签相器(PD)、环路滤波器(LF)、压控振荡器(VC0)和倍频器(MF)等组成，如图l所示。
倍频器实现对输出信号Uo进行整数或分数倍频。
鉴相器是用来比较输入信号Ui与倍频器输出的锁相信号Ub之间的相位差，并把该相位差转化为电压信号Ue。
环路滤波器通常具有低通特性，作用是滤除电压信号Ue中高频分量与其它噪声信号，产生稳定的电压控制信号Ue。
压控振荡器的振荡频率受电压控制信号Ue的控制，完成电压-频率的变换作用，从而实现锁相。
特殊情况，当倍顿器的倍频数为1时，即Ub=Uo，这时实际上实现了输出信号Uo与输入信号Ui之间的直接锁相。
一般来说，锁相可分为模拟锁相和数字锁相两种。
衡量锁相性能的三个技术指标是锁相范围、锁相速度和稳定性。
传统的模拟锁相电路复杂，器件参数需要调整，存在温度漂移，精度不高。
而采用数字锁相方法，可有效消除模拟方法的缺点，同时具有控制灵活，装置升级方便，可在线修改与调试，可靠性高，维护便利等优点，是PLL技术发展的趋势。
基于DSP的三相逆变器控制程序设计
基于DSP的三相逆变器控制程序设计摘要：三相逆变是光伏并网逆变器的主要组成部分。
本文介绍了基于DSP的三相逆变器的控制程序的设计原理和参数计算，并给出了部分实验调试的结果。
关键字：光伏并网逆变器，嵌入式微处理器1引言TMS320F2812 DSP是在光伏并网逆变器中广泛应用的嵌入式微处理器控制芯片。
限于篇幅，本文只对基于DSP的三相逆变控制程序的设计进行了讨论。
第2节介绍了三相逆变控制程序的总体设计原理。
第3节讨论了参数计算方法和程序设计原理。
最后第4节给出了部分实验调试结果。
2基本原理控制程序的总体设计示意图见图1。
使用异步调制的方法产生SPWM波形。
将正弦调制波对应的正弦表的数值，按一定时间间隔t1依次读出并放入缓冲寄存器中。
比较寄存器则由三角载波的周期t2同步装载，并不断地与等腰三角载波比较，以产生SPWM波形。
时间间隔t1决定了正弦波的周期，时间间隔t2决定了三角载波的采样周期，t1和t2不相关，亦即正弦调制波的产生和PWM波形发生器两部分相互独立。
使用TMS320F2812的EV模块产生PWM波形。
EVA的通用定时器1按连续增/减模式计数，产生等腰三角载波。
三个全比较单元中的值分别与通用定时器1计数器T1CNT比较，当两者相等时即产生比较匹配事件，对应的引脚(PWMx，x=1，2，3，4，5，6)电平就会跳变，从而输出一系列PWM波形。
因为PWM波形的脉冲宽度与比较寄存器中的值一一对应，所以，只要使比较寄存器中的值按正弦规律变化，就可以得到SPWM波形。
考虑到DSP的资源有限，使用查表法产生正弦调制波。
将一个正弦波的周期按照一定的精度依次存于表中;使用时按照一定的定时间隔依次读取，便得到正弦波。
显然，精度要求越高，所需的表格越大，存储量也越大。
一个周期的正弦表的相位是，对应表的长度的1/3。
为了产生三相对称正弦波，将正弦表长度取为3n，n为整数。
当A相从第0个数开始取值时，则B相从第n个数处开始取值，C相从第2n个数处开始取值。
基于DSP的三相SPWM逆变系统的设计
交 点 时 刻 控 制 功 率 开 关 器 件 的 通 断 ． 种 生 成 Ｓ ＷＭ 波 这 Ｐ 形 的 方 法 称 为 自然 采 样 法 。 这 种 方 法 求 解 复 杂 难 以 在 但 实 时 控 制 中 在 线 计 算 ， 而 在 工 程 中 实 际 应 用 不 多 。 本 因
Ｃ ＨＥＮ Ｘｉ ，ＭＡ Ｊａ ｇ Ｈｕ ，ＹＡＮＧ ｈ ｎ Ｘｉ ｇ Ｉ ｏ Ｈｕ ｉｎ ａ Ｚ ｅ ｎ ，Ｌ Ｕ Ｇｕ ｉ （ｃ ｏｌｏ ｌ ｔｃｌａ ｄＡ ｔ ａ ｏ ，Ｈ ｂｉＵ ｉ ｒｉ ｆＴｃ ｎｌ ｙ ｉ ｊ ０ １０Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｆＥｅ ｒ ａ ｎ ｕｏ ｔ ｎ ｅｅ ｎ ｅｓｙ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｔａ ｉ ３ ０ ３ ， ｈ ） ｃ ｉ ｍ ｉ ｖ ｔ ｏ ｎｎ ｎ
Ｅ ａ ｐｅ ｏ ｐ ｉａ ｉｎ ｘ ｍ ｌ ｆＡｐ ｌ ｔ ｃ ｏ
基 于 Ｄ Ｐ的三相 Ｓ ＷＭ 逆 变系统 的设计 Ｓ Ｐ
陈 曦 ， 江 华 ， 振 兴 ， 国 辉 马 杨 柳
（ 北 工 业 大 学 电 气 与 自动 化 学 院 ， 津 ３０ ３ ） 河 天 ０ １０
摘 要 ： 述 了 Ｔ 芯 片 Ｔ Ｓ ２ Ｆ ８ ２的 Ｐ 描 Ｉ Ｍ ３０ ２ １ ＷＭ 工作 模 块 及 Ｓ ＷＭ 的产 生 方 法 ， 用事件 管理 器 的全 Ｐ 利
基于DSP闭环控制的逆变器
DSP闭环控制逆变器的硬件实现
1 2 3
硬件架构
基于DSP的闭环控制逆变器通常采用模块化设计 ，包括主电路、控制电路、驱动电路和保护电路 等。
核心元件
主电路的元件包括开关管、滤波器和变压器等， 控制电路的核心元件是DSP控制器和相关外围电 路。
电路连接
各电路元件通过合理的连接，实现能量的转换与 控制。
DSP的主要应用领域
总结词
通信、音频处理、图像处理、控制系 统等
详细描述
DSP技术在通信、音频处理、图像处 理、控制系统等领域有着广泛的应用 ，如语音识别、音频编解码、图像识 别、雷达信号处理等。
基于DSP的控制系统设计
总结词
实时性、高精度、稳定性
详细描述
基于DSP的控制系统设计具有实时性、高精度和稳定性等特点，能够实现对复杂 系统的精确控制和优化管理。
03
基于DSP的闭环控制逆变器设 计
闭环控制系统的基本原理
反馈控制
通过比较期望输出与实际输出之间的误差，调整系统参数以减小 误差。
负反馈
将系统输出信号反馈到输入端，用于纠正系统误差。
比例-积分-微分控制
通过调整比例、积分和微分系数，改善系统动态性能和稳态精度。
基于DSP的闭环控制逆变器设计方法
快速响应
DSP的高速运算能力使得逆变器能够快速跟踪负载变化。
闭环控制逆变器的优点与局限性
• 灵活性：可实现复杂的控制算法，适应不 同的应用场景。
闭环控制逆变器的优点与局限性
对硬件要求高
需要高性能的DSP和高速A/D转换器 等硬件支持。
抗干扰能力有限
容易受到电网波动、电磁干扰等外部 因素的影响。
基于DSP的光伏并网逆变器硬件电路的设计设计
基于DSP的光伏并网逆变器硬件电路的设计设计毕业设计（论文）题目基于DSP的光伏并网逆变器硬件电路的设计作者院(系)专业指导教师答辩日期毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。
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。
本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。
论文作者签名:年月日摘要伴随着人类生活水平的不断提高，环境污染和能源危机已成为人类的一个巨大的难题，而太阳能作为一种可再生新能源，它具有清洁、环保、丰富等特点，因此其开发利用越来越得到人们的青睐。
在过不久，太阳将会成为人类所需能源的主要来源，它的开采形式主要是并网发电系统，是将太阳能以光的形式转化为电能而被人们利用。
近些年，随着人们对光伏并网逆变系统的深入研究，一些高性能的数字信号处理器芯片也相继问世，它们的出现不仅简化了光伏并网的控制结构，而且极大的提高了光伏并网的系统性能。
本篇论文主要研究的是光伏发电系统，而且实现了单相光伏并网逆变器硬件电路的设计。
论文首先描述了太阳能光伏并网的国内发展现状，并介绍了光伏并网系统的基本原理。
然后提出了以双级式非隔离电压型逆变器为核心的单相光伏并网逆变器的硬件电路设计方案，同时对硬件电路的参数进行了计算与设计，并在Matlab 软件上实现了仿真测试。
最后对本篇论文进行内容总结以及对后续研究工作进行了展望。
关键词：光伏并网；逆变器；数字信号处理器。
Photovoltaic Grid Inverter Based On DSP Hardware Circuit DesignABSTRACTAlong with the human living standard enhances unceasingly, environmental pollution and energy crisis has become a huge problem of mankind, and solar energy as a kind of can be born in energy, it has a clean, environmental protection, rich characteristics,etc. so its development and utilization of more and more get the favor of people. Soon solar energy will become the main source of energy needed for human, its mining form mainly photovoltaic grid power generation systems. Is the solar energy into electrical energy in the form of light and be used by people. In recent years, with the in-depth study of the photovoltaic grid inverter systems, some high performance Digital Signal Processor chip also appeared.their presence not only simplifies the control structure of the photovoltaic grid, and greatly improve the performance of photovoltaic grid systems. This paper mainly studies the photovoltaic power generation systems. And implements the single-phase photovoltaic grid inverter based on Digital Signal Processor hardware circuit design.The paper firstly described the development of solar photovoltaic grid in the world, and explained the controlled photovoltaic grid system.And then put forward to the two-stage type of isolation voltage type inverter single-phase photovoltaic grid inverter as the core of hardware circuit design, at the same time parameter was calculated and the design of hardware circuit,ang realizes the simulation on the Matlab software testing. The last of this paper summary as well as to the further research work is prospected.Key words: grid-connected photovoltaic; inverter; DSP目录摘要 (I)Abstract ............................... I I 第一章绪论 . (1)1.1课题研究的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.2.1国外研究现状 (1)1.2.2国内研究现状 (2)1.3本课题研究的主要内容 (2)第二章光伏并网逆变系统的控制策略 (3)2.1 逆变器的拓扑结构分类 (3)2.2 输出电流控制方式 (5)2.2.1 SPWM电流跟踪方式 (5)2.2.2电流滞环瞬时比较方式 (6)2.2.3 SVPWM电流控制方式 (6)2.3 最大功率点跟踪 (7)2.4孤岛效应 (8)2.4.1孤岛效应的影响和危害 (8)2.4.2孤岛效应的检测方法 (9)2.5 本章小结 (9)第三章基于DSP的并网逆变器硬件电路的设计113.1 基于DSP的控制系统硬件设计 (11)3.1.1 数字信号处理器DSP简介 (11)3.1.2 DSP系统硬件电路设计 (12)3.2采样和调理保护电路设计 (13)3.3主电路设计与关键参数选择 (17)3.3.1 Boost电路设计与参数选择.. 183.3.2逆变器电路参数选择 (20)3.4本章小结 (21)第四章光伏并网逆变器仿真测试 (23)4.1 Matlab搭建电路图 (23)4.2 仿真波形和分析 (23)4.3本章小结 (24)第五章总结和展望 (25)5.1工作总结 (25)5.2 展望 (25)参考文献 (27)致谢 (29)第一章绪论1.1课题研究的背景和意义随着人类社会的现代化、工业化、智能化的不断发展，能源在人们生活和社会发展中起着决定性作用。
基于DSP的智能光伏并网逆变器控制电路设计
Ｊ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ ａ ｏ — ｍ ｉ ｎ ｇ ，Ｚ ＨＡ Ｏ Ｊ ｉ － ｊ ｉ ａ ｎ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｘ ｉ ａ ｏ － ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ， Ｚ Ｅ Ｎ Ｇ Ｄ ｅ － ｚ ｈ ｉ
（ Ｃ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｔ ｏ ｆＡｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ０ ７ ０，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｃ ｕ ￣ ｅ ｎ ｌ ｆ ｙ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ａ ｉ ｃ （ Ｐ Ｖ）ｇ ｉ ｒ ｄ － ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｉ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｙ ｐ ｏ ｐ ｕ ｌ ａ ｒ ， Ｓ Ｏ ｔ ｈ ｅ
ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ， ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ｍａ ｌ ｌ Ｐ Ｖ ｇ ｒ ｉ ｄ — ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍｐ ｏ ｔ ｒ ａ ｎ ｔ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｎｉ ｇ ｉ ｆ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ． Ａｃ －
（ 广 东省 自动化研 究所 ，广 东 广 州 ５ １ ０ ０ ７ ０ ）
摘要 ： 目前 分布 式光 伏并 网发 电已开 始越 来 越普 及 ， 因此 设计 智 能 、 高效 、 可 靠 的小 型光 伏并 网逆 变 器具 有十
分 重要 的现 实意 义 。根据光 伏 并网发 电系 统特 点 ， 研制 了一 台 ２ ｋ Ｗ 的单相 光伏 并 网逆变 器 ， 该逆 变器 采用 成
基于DSP的逆变器重复控制器的设计
基于DSP的逆变器重复控制器的设计正朝着高效率、高稳定度、高功率密度、低污染、模块化进展。
各种新型的拓扑和技术也得到了应用。
谐振和软开关技术的应用也使得电源功率密度得以提高。
电源控制上，控制电路、驱动电路、庇护电路采纳集成组件减小了电源的设计难度。
高速微处理器 (Digital SignalProcessing数字信号处理器)的浮现，使得数字控制技术实时性障碍得以克服，控制采纳全数字化，简化了硬件电路，提高了控制精度，也使得先进的控制方式成为可能。
比例积分控制、滑模控制和含糊控制等都是通过提高系统的动态控制特性的办法抑制干扰、充实输出波形的。
这些办法对负载突变时的波形控制效果显著，但是对于周期性扰动，比如整流型负载，它们的控制效果并不抱负。
然而重复控制是通过对前一周期或多个周期的波形处理，利用所得到的结果对当前的控制举行校正，并且能够获得很好的波形控制效果。
因此重复控制现在越来越受到人们的重视。
本文提出一种重复控制的控制计划，利用重复控制器来跟踪周期性参考命令信号，减小输出谐波，同时环控制充实系统的动态性能。
并按照该控制计划，设计和调试了一台基于DSPTMS320I"F2407A控制的单相1kW，和试验结果均验证了该计划的良好性能。
1 重复控制的基本理论重复控制是基于内模原理的一种控制思想。
它的内模数学模型描述的是周期性的信号，因而使得闭环控制系统能够无静差地跟踪周期信号。
单一频率的正弦波是典型的周期信号，它的数学模型为那么只要在控制器前向通道串联上与输入同频率的正弦信号，就可以实现系统的无静差跟踪。
重复控制也多用数字控制方式。
离散后的重复控制内模为：式中：N为一个周期的采样次数基于内模原理的抱负重复控制系统的前向通道上含有一个周期性延时环节，不行避开它会导致动态性能较差。
到目前为止，要实现高性能的控制效果，最为有效的办法有如下两种：一是挺直重复控制，引入前馈，通过前馈提高动态响应，其系统结构1所示；二是重复控制，它在重复控制器侧加入PI调整器，通过PI调整来提高动态性能，其系统结构2所示。
基于DSP控制的光伏发电逆变并网锁相环设计
基于DSP控制的光伏发电逆变并网锁相环设计秦天像;杨天虎;任小勇【摘要】该文设计了一种基于DSP软件控制的太阳能光伏发电逆变并网锁相环系统。
用指针归零法实现了锁相环跟踪控制，并将设计的锁相环运用到光伏并网逆变器中。
在MATLAB中建立了仿真模型，仿真结果表明，所设计的锁相环达到了光伏逆变系统的同步要求，具有较高的推广应用价值。
%This paper designed solar photovoltaic inverter power grid phase locked loop system based on the DSP software control. The phase locked loop tracking control is realized by using the pointer to ze-ro method, and the design of the phase locked loop is applied to the PV grid connected inverter. The sim-ulation model was built in MATLAB. The simulation results show that the phase locked loop of this paper can meet the requirements of the synchronization performance of PV inverter system, it is of high popular-ization value.【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P125-128)【关键词】光伏并网逆变器工作原理;锁相环设计;仿真【作者】秦天像;杨天虎;任小勇【作者单位】酒泉职业技术学院; 甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室，甘肃酒泉735000;酒泉职业技术学院; 甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室，甘肃酒泉735000;酒泉职业技术学院; 甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室，甘肃酒泉735000【正文语种】中文【中图分类】TM615+.2随着光伏发电的迅速发展，对光伏发电提出了新的要求，需要大规模的并网发电。
基于DSP的并网逆变器的设计
基于DSP的并网逆变器的设计杨树涛;贺天章;刘俊国【摘要】Inverter is an inverse process of rectifier,which convert low-voltage DC to AC. In this paper,a DSP based grid-connected inverter is designed to feed back the converted AC to the power grid to realize the energy recycle. The unipolar SPWM technology is used to realize the inversion control. CAP interface of DSP is utilized to detect the frequency and phase of inverter output current. The software phase-locked technology is taken to achieve the synchronization of inverter output current phase and frequency with the grid voltage. ADC is used to collect the inverter output current and the power grid voltage informa-tion. PI closed-loop control regulation is adopted to enhance the stability of inverter output current. An experimental prototype was designed to verify the technical performance of the grid-connected inverter.%逆变是整流的逆过程，逆变器是将低压直流电转换成交流电的装置。
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中文题目：基于DSP带同步锁相的逆变器控制系统设计外文题目：A Design of Phase Locked Inversion ControlSystem Based on DSP毕业设计（论文）共××页（其中：外文文献及译文××页）图纸共×张20××年×月答辩日期 20××年×月摘要UPS ( Uninterruptible Power System)是一种电力设备，当电网供电出现紧急故障时：UPS 逆变电源可以利用蓄电池为负载提供应急供电。
同时UPS也具有改善电网电力质量的作用。
我国UPS市场需求巨大，每年UPS的市场销售量大约在80亿元人民币。
除了电信、金融等行业对UPS的需求居高不下之外，制造业、交通业、能源业对于UPS的需求量呈现上升趋势。
本文介绍了UPS逆变电源的组成，分析了各部分的作用及其工作原理，研究了实现UPS逆变控制的关键技术。
在此基础上，设计了基于DSP的UPS逆变控制系统，提出了一套融合软硬件的适用于UPS逆变电源的数字化精准控制方案。
UPS逆变电源的控制系统的硬件电路设计采用TI公司的32位TMS320LF2407A作为逆变控制信号和驱动控制信号产生的主芯片。
本文在Album Designer软件环境下绘制电路原理图和PCB电路板。
在电路板设计中加入了各种抗干扰措施，提升了系统的稳定性。
在完成UPS逆变电源控制系统的软硬件设计的基础上，本文将控制系统和UPS整机进行联合调试。
调试结果表明，在本文设计的UPS逆变电源控制系统的协调下，可以使得UPS整机正常工作，IGBT驱动信号和可控硅控制信号正常，输出信号可以精确地跟踪市电频率，并且保持相位一致，同时输出电压抑制了输入电压中的高次谐波，改善了电网的质量。
关键词:正弦脉宽调制SPWM；TMS320LF2407A；电力电子系统；逆变器；数字化精准控制ABSTRACTUPS (Uninterrupted Power Supply) is an electrical equipment that can provide emergent power supply by use of storage battery when power failure. In addition, UPS can improve the quality of mains power supply.Our country has large demand for UPS. The annual sales of UPS reach to 8 billion yuan. The demand is continuously large in the field of telecommunication and finance and begins to rise in the field of manufacturing, transportation and energy source.This dissertation introduces the structure of UPS, analyzes the function and operation principle of each part of UPS and studies the key technique for UPS inversion control. The UPS inversion control system based on DSP is put forward. The system is combined with hardware design and software design and is suitable for digital accurate control.In terms of the hardware design of UPS inversion control system, TMS320LF2407A, the 32-bit DSP manufactured by TI, is used to control inverter and generate drive signal for IGBT and SCR. EPM240T 100C, the high performance and low power consumption manufactured by Altera, is used for interface extension and phase shift of drive signal. The schematics and printed circuit board are designed in the environment of Altium Designer. Anti-interference methods are adopted to enhance system stability.After hardware design and software design, the control board is joint-tested with UPS. The result shows that under the coordination of UPS inversion control system designed in this dissertation, IGBT drive signal and SCR control signal can be correctly generated so that UPS can work normally. The output signal can accurately trace the frequency of mains power supply, keeping the phase consistent. What's more, the output signal improves the quality of mains power supply by reducing high harmonic wave.KEY WORD:SPWM；TMS320LF2407A；Digital Accurate Control；Large-Power Inverter；Power Electronics System目录0 前言 (1)1 绪论 (2)1.1 选题的背景和意义 (2)1.2 UPS逆变电源的分类 (2)1.2.1被动后备式(Passive Standby) (3)1.2.2在线互动式(Line-Interactive) (4)1.2.3双转换式(Double Conversion ) (5)1.3 UPS逆变电源的发展趋势和数字化控制的意义 (5)1.3.1采用DSP设计电路的优越性体现 (6)1.4本章小结 (7)2 在线式UPS的系统结构 (1)2.1 在线式UPS系统框图 (1)2.2在线式UPS系统组成 (1)2.3 在线式UPS的工作原理 (3)2.4本章小结 (4)3 功率因数校正 (1)3.1 概述 (1)3.1.1 谐波的产生及危害 (1)3.1.2 功率因数的定义 (2)3.1.3 提高功率因数的方法 (2)3.2 BOOST型PFC电路的分析 (2)3.2.1 主电路与DSP的连接 (3)3.2.2 采样电路 (4)3.2.3 主电路分析 (5)3.2.3 主电路及PI调节器的参数选择 (8)4 逆变器部分 (9)4.1 主电路（逆变部分）分析 (9)4.2 正弦波脉宽调制技术（SPWM） (10)4.2.1 单极性正弦波脉宽调制 (11)4.2.2 双极性正弦波脉宽调制 (12)4.3 SPWM波形的实现 (13)4.4 DSP在逆变器中的应用 (13)4.4.1 带死区信号的产生 (13)4.4.2 逆变器部分的采样时序及A/D转换 (14)4.5 基于DSP的逆变器的实现 (15)4.5.1 逆变器控制方法的发展 (15)4.5.2 逆变器电路分析 (16)4.5.3 主电路与DSP的连接 (18)4.6 主电路参数选择 (19)5 DC/DC变换部分 (1)5.1 DC/DC主电路 (1)5.2 基于DSP控制的DC/DC实现 (2)5.2.1 两路PWM波形的实现方法 (3)5.2.2 主电路与DSP的连接 (4)5.3 主电路参数选择 (4)6 其它重要电路 (7)6.1 辅助电路设计 (7)6.2 驱动电路设计 (7)6.3 旁路开关选择 (8)6.4正弦波发生器 (9)0 前言随着信息技术的迅速发展和计算机的日益普及，对电源系统供电质量和可靠性的要求越来越高，不间断电源（UPS）的应用越来越广泛。
它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。
UPS 是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。
主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。
由于在线式UPS需要在旁路电源供电与逆变供电之间进行切换，为了实现连续切换，需要通过同步锁相器实现逆变器输出电压与旁路电压同步。
同步锁相控制完成以下功能：在旁路电源频率满足要求时，逆变器输出电压的频率和相位要跟踪旁路电压的频率和相位；旁路电压频率超出精度要求或旁路掉电时，逆变器输出与自身内部基准频率同步；在锁相输出与自同步两种状态间切换时，要求逆变器输出电压的频率变化要平稳，以免造成逆变器工作频率的剧烈抖动。
锁相可分为模拟锁相和数字锁相。
与传统的模拟锁相相比，数字锁相不仅可以简化硬件电路降低成本，还解决了模拟电路中器件的老化和温漂等问题，提高了锁相的精度。
1 绪论1.1 选题的背景和意义随着信息科技和电子电力技术的迅猛发展，各式各样的用电设备层出不穷，而绝大多数用电设备是非线性负载，它们从电网获取的电流和电压波形不一致，因此给电网带来的极大的谐波危害，造成供电质量愈来愈差。