基于DSP的三相频率可调逆变电源设计
基于DSP技术的逆变电源的设计
基于DSP技术的逆变电源的设计随着电子设备的普及和多样化，逆变电源在现代生活中扮演着重要的角色。
逆变电源是将直流电转换为交流电的电子设备，广泛应用于电子通信、工业自动化、新能源以及家庭电器等领域。
然而，传统的逆变电源存在着输出波形不稳定、效率低下等问题，这就要求我们寻找新的技术手段来改进逆变电源的性能。
基于数字信号处理（DSP）技术的逆变电源设计应运而生。
DSP技术是一种通过数字信号处理器进行信号处理和算法实现的技术，具有高速、灵活、精确的特点。
在逆变电源设计中，DSP 技术可以实现对输入直流电的采样、控制和调节，从而保证输出交流电的稳定性和质量。
首先，基于DSP技术的逆变电源具备更高的输出波形质量。
传统逆变电源的输出波形可能存在谐波失真等问题，而通过DSP 技术的精确计算和控制，可以消除波形畸变，使得输出交流电的波形更加纯净、稳定。
这样的优势在电子通信和工业自动化领域尤为重要，可以有效提高设备的运行效率和稳定性。
其次，基于DSP技术的逆变电源具备更高的能量转换效率。
传统逆变电源在转换过程中可能存在能量损耗，而DSP技术的精确控制和计算可以最大限度地减少能量损失。
通过实时监测和调节输出波形，DSP技术能够优化功率调制和开关控制，提高逆变电源的能量转换效率，降低能源消耗。
此外，基于DSP技术的逆变电源还具备更高的响应速度和灵活性。
传统逆变电源的控制方式相对固定，不够灵活。
而DSP技术可以实时监测输入和输出信号，根据实际需求进行精确的控制和调节。
这种灵活性可以满足不同场景下电源对输出波形、频率和电压的需求，提高电源的适应性和可靠性。
综上所述，基于DSP技术的逆变电源设计在提高输出波形质量、能量转换效率和响应速度方面具备明显优势。
随着DSP技术的不断发展和成熟，逆变电源的性能将得到进一步提升，为各个领域的电子设备提供更加稳定、高效的电源支持。
在未来，我们有理由相信基于DSP技术的逆变电源将发挥更重要的作用，推动电力电子技术的进步和应用领域的拓展。
基于DSP三环控制的逆变电源的设计
基于DSP三环控制的逆变电源的设计针对逆变电源输出电压波形畸变并且在大功率负载下输出电压掉压严重的问题，提出了采用电压有效值外环、电容电压环和电感电流内环的三环控制策略，选用TI公司的DSP TMS320F2812芯片实现了三环的控制算法，并且给出了程序流程图以及逆变电源的详细设计过程。
在理论分析和仿真的基础上设计了一台采用单极性倍频SPWM调制的6 kVA /50H z/220 V 逆变器，并进行了实验。
实验结果显示，所采用的三环数字化控制方案能达到??逆变电源带大功率负载条件下较优的动态、稳态特性。
0前言以前，正弦波逆变器大多采用输出电压均值环来维持输出电压的恒定，而波形控制是开环的，这种控制方式不能保证输出电压的波形质量，特别是在非线性负载条件下输出电压波形畸变严重，失真很大; 在突加(减)负载时输出电压的动态性能难以满足用户的要求。
目前的逆变电源大多采用外环电压、内环电流的双闭环控制策略，电压瞬时值外环在很大程度上改善了波形的质量，电流内环加大了逆变器控制系统的带宽，使得逆变器动态响应加快，输出电压的谐波含量减小，非线性负载适应能力加强。
但是，当负载比较大时会出现输出电压掉压严重的现象。
为解决逆变电源在大功率负载下掉压严重的问题，本研究提出在双环控制的基础上外加一个电压有效值的三环控制策略，它的实质是随负载的增加而增大基准正弦信号，从而保证输出电压幅值稳定。
另外，由于对逆变电源的数字化控制是当今电源的发展方向，所以本研究通过选用T I公司的DSP TMS320F2812来实现对逆变器的数字化控制。
1 逆变系统单相全桥逆变器的主电路结构，如图1所示。
采用了单极性倍频SPWM 调制技术，可以在不增加开关损耗的情况下将谐波频率提高一倍，大大减小了输出滤波器的体积。
采用了瞬时电压环、瞬时电流环和电压有效值外环的三环控制策略，电感电流瞬时值反馈环是内环，电容电压瞬时值是外环，电容电压有效值反馈环是第三环，有效值反馈控制用来改变电压瞬时值反馈环的正弦波给定幅值，三环控制很好地解决了“随着负载的增加，输出电压幅值下降”的问题。
基于dsp三相逆变整流电源的课程设计
综合课设报告一、背景意义和目的近年来，随着微机，中小型计算机的普及和航天航空数据通信，交通邮电等专业的迅速发展，以及为了各种自动化仪器、仪表和设备套的需要，当代对电源的需求不仅日益增大，而且对电源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及诸如程序控制、电源通/端、远距离操作和信息保护等线性稳压电源功能提出了更高的要求，对于这些要求。
传统的线性稳压电源无法实现，和线性稳压电源相比，开关电源具有：效率高，稳压范围宽，体积小重量轻，安全可靠。
学习目的:1. 巩固电力电子以及dsp课程的理论知识；2. 学习和掌握中电力电子系统控制系统设计的基本方法，设计一个三相50Hz交流稳压电源；3.培养学生独立分析和解决工程问题的工作能力及实际工程设计的基本技能4.提高编写技术文件和制图的技能。
二、任务要求对三相50Hz交流稳压电源的理论进行研究，设计一台样机，参数为50Hz，电压36V，容量为100VA，电压稳定度95%，失真度小于5%，效率80%。
三、设计内容1.研究三相50Hz交流稳压电源的理论，并进行仿真；2.了解三相50Hz 交流稳压电源的算法，软件设计编程及调试；3.相应的硬件电路设计和调试。
四、系统原理1.系统主电路，采样调理电路，控制电路，光电隔离电路，和保护电路组成，系统组成框图如图1所示，负负负负负负负负负负负负负负负DSP负负负负负负图1 系统组成框图2.系统主电路系统主电路是典型的AD-DC-AD 逆变电路，由整流电路、中间电路、逆变电路和隔离变压器构成。
整流电路将输入的三相交流电经整流；中间电路滤波后的直流供给逆变器；逆变电路将直流电逆变为50Hz 的三相正弦交流电。
主电路系统组成框图如图2所示。
负负图2 主电路系统组成框图 1）主电路参数的确定为了得到36V 的电压，我们知道逆变过来的电路中的关系，直流侧的电压Ud=V vM U807.020*2*2*2*2==这里的调制度M=0.7；U=36/1.732=20V.逆推过去，U d 是经过不可控整流过来的，U d =2.45*U 0；所以U=32.65V 。
基于DSP的数字逆变电源的设计(毕业设计)
本科毕业设计说明书基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计THE DESIGN OF DIGITAL INVERTER BASED ONTMS320LF2407A学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：2013年06 月01 日基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计摘要逆变电源是一种采用电力电子技术是进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。
逆变电源技术是一门综合性的产业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。
逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。
电源技术的发展使得数字控制系统控制的电源取代传统电源已成为必然。
逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。
目前逆变电源的核心部分就是逆变器和其控制部分，虽然在控制方法上已经趋于成熟，但是其控制方法实现起来还是有所困难。
因此，对逆变电源的控制和逆变器进行深入研究具有很大的现实意义。
随着现代科学技术的迅猛发展，逆变技术目前已朝着全数字化、智能化、网络化的方向发展。
而作为专用的DSP的出现，更是为研究和设计新型的逆变电源提供了更方便、更灵活、功能更强大的技术平台。
本文采用美国德州仪器公司(TI)新近推出的一种TMS320LF2407A数字信号处理器，作为逆变电源中的核心控制部分进行研究。
以实现所研制的逆变装置能输出标准的正弦交流电。
本文主要分析了变频电源技术现状、发展趋势和存在的难点，指出论文的研究内容和意义。
详细讨论了逆变器的SPWM调制法工作原理，介绍了数字实现时对称规则采样法和不对称规则采样法的特点。
通过分析SPWM波形产生规律和特点，选择了以不对称规则采样法为基础实现的单极性SPWM控制，并且具体介绍了DSP实现SPWM。
文中设计出了整个逆变电源的硬件结构，其主要核心部分是IPM和DSP控制部分。
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的三相变频器控制系统的设计
基于DSP的三相变频器控制系统的设计一、引言三相变频器是一种能够将电流频率和电压进行调节的电力装置，通过控制电机的转速，实现对电机的调控。
而基于数码信号处理器（DSP）的三相变频器控制系统能够更精确地控制电机的运行，并提供更高的效率和稳定性。
本文将详细介绍基于DSP的三相变频器控制系统的设计原理和实现方法。
二、三相变频器的工作原理三相变频器主要由整流器、逆变器和控制系统组成。
其中，整流器将交流电源转换为直流电源，逆变器将直流电源转换为可调节的交流电源。
控制系统负责采集和处理电机的转速信号，并通过对逆变器输出电压和频率的控制，实现对电机转速的调节。
三、基于DSP的控制系统设计1. DSP芯片选择由于对于三相变频器控制系统来说，需要实时采集和处理电机转速信号，因此需要选择性能优越的DSP芯片。
根据系统需求，选择XX型号的DSP芯片，该芯片具有高速计算、丰富的外设接口和完善的开发工具链。
2. 电机转速信号采集在控制系统中，需要采集电机的转速信号，一种常用的方式是使用霍尔元件结合磁铁进行转速检测。
通过安装霍尔元件和磁铁在电机轴上，当磁铁经过霍尔元件时，会产生电平变化，通过检测电平变化的频率，可以得到电机的转速。
3. 控制算法设计基于DSP的三相变频器控制系统需要设计合适的控制算法，以实现对电机转速的精确控制。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
通过对转速信号的实时采集和处理，利用控制算法计算逆变器输出的电压和频率，可以很好地控制电机的转速。
4. 逆变器输出控制逆变器是三相变频器中一个重要的组成部分，负责将直流电源转换为可调节的交流电源。
通过控制逆变器输出的电压和频率，可以实现对电机转速的调节。
基于DSP的控制系统可以通过PWM（脉宽调制）技术对逆变器输出进行控制，根据控制算法计算出的电压和频率值，通过调节PWM信号的占空比，控制逆变器输出电压的大小和频率的变化。
5. 界面设计和通信功能控制系统通常还具备用户界面和通信功能，以便用户对系统进行监控和调节。
三相变频变幅逆变电源..
2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛项目报告题目：基于DSP的三相变频变幅逆变电源设计学校：南华大学指导教师：组别：本科组应用类别：控制系统类平台：C2000题目：基于DSP的三相变频变幅逆变电源设计摘要：随着社会的需求越来越高，传统的模拟电源的诸多缺陷越来越凸显, 本文在借鉴国内外相关研究的基础上，通过对空间矢量脉宽调制算法的分析，研究了数字信号处理器生成SVPWM 波形的实现方法及软件算法。
并将相关方法应用于实践，研制了基于TMS320F2812数字控制的三相逆变电源，相关试验参数和结果表明：该设计提高了直流电压的利用率，使开关器件的损耗更小。
此外，还提出了逆变电源闭环控制的PI控制算法，利用DSP的强大的数字信号处理能力，提高了系统的响应速度。
经测试，系统实现了1~40V步进为1V的调压输出, 50Hz~1kHz步进2Hz的调频输出，输出电压恒定为36V时负载调整率小于5%。
关键词：全桥逆变，SVPWM，DSPAbstract: With the growing demand of the society, many deficiencies of thetraditional analog power become more and more obvious. Based on the related internal and international study and the analysis of space vector pulse width modulation algorithm, a kind of SVPWM waveform implementation and its software algorithms generated by digital signal processor are studied in this paper. With the methods used in practice, a digital control three-phase inverter power based on TMS320F2812 is developed. Relevant test parameters and results show that the design has improved the utilization of the DC voltage, thus making the loss of the switching device smaller. In addition, the closed-loop PI control algorithm is introduced in the inverter power. By the use of the powerful DSP digital signal processing capabilities, the response speed of the system is greatly improved. The system has been tested to achieve 1 ~ 40V voltage output regulated with 1V step, and 50Hz ~ 1kHz frequency output modulated with 2Hz step. When the output voltage keeps constant at 36V, its load regulation is less than 5%.Key words: full bridge inverter SVPWM DSP1.引言随着社会的需求越来越高，传统的模拟电源的诸多缺陷越来越凸显，有些功能无法得到满足。
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的大功率三相三电平逆变系统设计与实现
基于DSP的大功率三相三电平逆变系统设计与实现基于DSP的大功率三相三电平逆变系统设计与实现摘要：本文针对大功率三相三电平逆变系统的设计与实现进行了研究。
首先介绍了逆变器的基本原理和分类，然后对三相三电平逆变系统的工作原理进行了详细阐述，并提出了一种基于DSP的控制算法。
接着，根据设计要求，进行了硬件选型和系统组成部分的设计。
最后，设计了相应的实验平台，通过实验验证了系统的性能和稳定性。
关键词：大功率三相三电平逆变系统；逆变器；DSP控制算法；硬件设计；实验验证第一章引言随着电力需求的不断增长，大功率逆变系统在电力传输和能源变换领域中起着重要作用。
而三相三电平逆变系统作为一种有效的能源转换装置，具有输出波形质量好、运行稳定等优点，因此备受研究者关注。
本文旨在设计并实现基于DSP的大功率三相三电平逆变系统，提高系统的控制性能和效率。
第二章逆变器基本原理与分类2.1 逆变器基本原理逆变器是将直流电能转换为交流电能的装置，其工作原理是通过周期性开关功率器件，改变直流电源的极性和电流方向，使其输出交流电压。
在逆变器中，开关器件的控制与驱动是关键步骤。
2.2 逆变器分类逆变器按照交流输出波形可分为方波逆变器、脉宽调制（PWM）逆变器以及多电平逆变器等。
本文所设计的大功率三相三电平逆变系统属于多电平逆变器。
第三章三相三电平逆变系统工作原理3.1 三相三电平逆变系统结构三相三电平逆变系统由直流供电部分、逆变部分和控制调节部分组成。
其中，直流供电部分提供逆变器所需的直流输入电源，逆变部分将直流输入转换为交流输出，控制调节部分通过控制算法实现对逆变系统的控制和调节。
3.2 三相三电平逆变工作原理三相三电平逆变系统通过采用三相桥臂的方式，控制三个桥臂的开关状态，实现相应的电平输出。
采用多电平逆变技术可以提高系统的输出波形质量，减小谐波含量。
第四章基于DSP的控制算法设计针对三相三电平逆变系统，本文设计了基于DSP的控制算法。
基于DSP的三相变频器设计与控制方法研究
基于DSP的三相变频器设计与控制方法研究概述：作为一种重要的电力电子设备，三相变频器在电机驱动和工业自动化领域中发挥着重要作用。
传统的三相变频器通常是基于模拟控制技术实现的，其存在功率损耗大、控制精度低、适应性差等问题。
而基于数字信号处理（DSP）的三相变频器则能有效克服这些问题，具有更高的效率和更稳定的控制性能。
一、DSP在三相变频器中的应用1. 数字信号处理的基本原理数字信号处理是指通过采样、量化和编码等手段将连续时间的信号转换为离散时间的信号，并在数字域中进行运算和处理，最后再将处理结果转换为模拟信号。
DSP芯片作为数字信号处理的核心，通过算法和运算实现对数字信号的处理。
2. DSP在三相变频器中的作用基于DSP的三相变频器通过先进的控制算法和高速运算能力，实时监测电机的状态，控制电机的转速和输出功率，从而实现对电机驱动的精确控制。
DSP能够快速响应外界变化，根据不同的控制策略进行调整，提高电机的可靠性和运行效率。
二、基于DSP的三相变频器设计与实现1. 系统硬件设计基于DSP的三相变频器的硬件设计包括对DSP芯片的选择、外围电路的设计和电源模块的配置等。
在选择DSP芯片时，需要考虑其运算速度、存储容量和通信接口等因素，以满足系统的实时性和扩展性需求。
外围电路的设计包括输入滤波器、功率放大器和保护电路等，可以提高系统的抗干扰能力和稳定性。
2. 系统软件设计基于DSP的三相变频器的软件设计主要包括控制算法的实现和运算程序的编写。
控制算法的实现包括选择合适的控制策略和设计相应的控制算法，如基于矢量控制的电流调制算法和PWM调制算法等。
运算程序的编写则需要根据控制算法设计相应的运算流程和子程序，以实现对电机转速和输出功率的精确控制。
三、DSP在三相变频器控制中的优势1. 高精度控制基于DSP的三相变频器具有高速运算和高精度采样的特点，能够实时监测电机的状态和运行数据，从而实现对电机转速和输出功率的精确控制。
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的三相并网逆变器的设计中期报告
基于DSP的三相并网逆变器的设计中期报告1. 研究背景和意义在当今社会，新能源的利用已经成为了发展方向之一。
而太阳能、风能等可再生能源的利用也越来越得到重视。
在这些可再生能源中，光伏发电是一个具有很高潜力的领域。
然而，纯光伏发电系统无法满足实际使用需求。
因此，需要将光伏发电系统与电力网络相结合。
在这样的情境下，三相并网逆变器的设计就显得尤为重要了。
采用三相并网逆变器可以将直流发电转化为交流电，并将其投入到电力网中。
这样可以很好地实现光伏发电系统与电力网的无缝连接。
此外，三相并网逆变器具有调节输出电压和频率、实时监测等多种功能，可以保证系统的稳定运行。
因此，本次设计基于DSP的三相并网逆变器的研究，旨在解决光伏发电系统与电力网络的无缝连接问题，为可再生能源的利用提供技术支持。
2. 研究内容和方法本次设计的研究内容主要包括：(1) 三相并网逆变器的基本原理与结构的研究。
在这个部分主要阐述了三相逆变器的基本电路结构、运行原理以及控制变量的选择等方面的内容。
(2) DSP 的基本原理和开发环境的介绍。
这个部分主要讲解了DSP的基本原理、开发环境的介绍以及常用的DSP芯片参数。
(3) DSP控制三相并网逆变器的设计。
在这个部分主要介绍DSP控制三相逆变器的基本方法，包括PWM控制、电流反馈控制等方面的内容。
(4) 系统硬件设计。
这个部分主要介绍系统硬件的设计，包括硬件电路的设计、元器件的选型、PCB设计等方面的内容。
(5) 系统软件设计。
这个部分主要介绍系统软件的设计，包括程序流程图、程序代码等方面的内容。
本次设计主要采用文献查阅和理论模型分析相结合的方法进行。
在此基础上，结合DSP芯片的性能指标，进行硬件设计和相关测量。
同时，根据设计目标和系统需要，编写相应的控制程序代码，并对系统的性能进行测试和分析。
3. 研究进展和现状目前，基于DSP的三相并网逆变器的研究已经得到了广泛的关注。
一些研究团队已经在DSp芯片的支持下成功实现了三相逆变器的稳定运行和控制。
基于DSPTMS320F2812三相高频开关电源的设计
在主程序中建立一个与该频率相对应的正弦函 数表格 ， 采用查表法可以快速更新 CMPRx 的值 。 计算 （ 调制比） 为确切的值 。 如果想实时 正弦函数表格时 a 控制输出三相正弦电压的大小 ， 就需要使用 ADC 模块 实时采样 ， 通过 PI 闭环加以控制 。 用 PI 算法得到的输 出PWM 波形来控制 DC/DC 斩波器的占空比 。 当需要的 输出交流电压较高时 ， 通过增大 DC/DC 斩波器的占空 比 ， 使得斩波器的输出电压升高 ， 从而使逆变器的交 流输出电压升高 ， 反之则反 。 利 用 DSP TMS320F2812 的 EV( 事 件 管 理 ) 模 块 中 的全比较单元 ， 可以产生对称 SPWM 波形 。 设置定时 器 T1 工作方式为连续增减计数模式 ， 在这种计数模 式下 ， 计数器的周期是载波周期的二分之一 ， 在 T1 不 断计数的同时， 全比较单元也随时将比较寄存器 图3 示波器观察的 SPWM 波形图
总第 45 卷
第 513 期
电测与仪表
Vol.45 No.513 Sep. 2008
2008 年
第 09 期
Electrical Measurement &Instrumentation
基于DSP TMS320F2812三相高频开关电源的设计
熊军华 1，王亭岭 1，陈建明 1，孙标 2
（ 1. 华北水利水电学院 电力学院 ， 郑州 450011；2. 郑州航空工业管理学院 ， 郑州 450015） 摘要 ： 介绍了基于 DSP 的三相 SPWM 型开关电源的原理及设计方法 。 针对幅值可变频率 可调的三相高频开关电源 ， 以定点 32位DSP 芯片 TMS320LF2812 为控制核心 ， 通过等效面 积法产生三相 SPWM 波形实现三相高频交流电压输出 ， 并通过 C语言实现了系统的软件设 计,得到了实验结果 。 关键词 ： 开关电源 ；SPWM ； 等效面积法 ；DSP ；TMS320F2812 中图分类号 ：TP273 文献标识码 ：B 文章编号 ：1001-1390 （ 2008） 09-0059-03
基于DSP的三相频率可调逆变电源设计
第２ ４卷 第 １期 ２０ ０ ８年 １ 月
电
力
科
学
与
工
程
Ｅｌｃ ｒ ｃＰ ｗｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｅ ｔ ｉ ｏ ｒＳ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖｏ ．４ １ ，Ｎｏ １ ２ ． Ｊ ｎ．２ ０ ａ． ０８
收稿 日期 ：２ ０ －０ １． ０ ７１－２
作者简介：王宇炎 （９ ６一） １７ ，男， 河南洛阳工业高等专科学校 自动化系硕士研究生
维普资讯
６ ２
电
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２０ ０ ８正
选正 弦波为 调制波 ， 以高频 率 的等腰三 角 形作 为载 ４５Ａ，输 出总谐 波 因数 （ ＨＤ）２ ． Ｔ ％。 波 ，由之 相交构 成正 弦波 脉冲 调制 （ Ｐ Ｍ） 。 Ｓ Ｗ ， 产 生 Ｓ ＷＭ 波 的步骤 如下 ： Ｐ 经 过分析 计算 和试 验 ， 开关 管采用 富士 公 司的
从图 １ 可知 ，整 个系统 由输 入整 流滤 波 、全桥 生脉 宽调制波 的基本 方法是把 一个正 弦波 的每半个 逆变 、输 出滤波 、驱动 隔离 、数 字控制 器 、辅 助 电 周 期分成Ⅳ等分 ，然后把 每等 分 的正弦 曲线 与横轴 源等 部分 构成 。其 中基于 ＤＳ Ｐ的数 字控 制器 主要 所包 围的面积 用一个 与此面积相等 的等 高矩形脉冲 则各脉冲 的宽度将按正弦规律变化。 通常 为功率 电路 中给 开关管提 供 门极驱 动数字 信号口 来代替， 。
三相 交流供 电的方 式 ， 中有 一部分不 能长 时间停 其 电 ”。普 通 ＵＰ Ｓ设备 因受 内置蓄 电池 的 限制 ，供 电时间有 限，而直流 操作 电源所 带 的蓄 电池容 量都
基于DSP技术的三相逆变电源之逆变电路设计
基于DSP技术的三相逆变电源之逆变电路设计
在今天的文章中，我们将会就三相逆变电源方案中的逆变电路设计情况，进行详细介绍，下面就让我们一起来看看这种利用DSP技术芯片研发的逆变电源是如何完成逆变电路设计的吧。
逆变主电路硬件设计
在本方案中，我们所设计的这一基于DSP技术的三相逆变电源，其运行功率为500W。
这一逆变电源的系统原理框图如下图图1所示。
这一逆变电源的主要性能指标是：输入电压220VAC，输出电压110VAC，频率50Hz，输出功率500W，输出电流4.5A，输出总谐波因数为2%。
经过分析计算和试验，开关管采用富士公司的单管IGBT，型号1MBH50D060;续流二极管采用IR公司的超快恢复二极管，型号HFA16TB120。
驱动电路采用的是富士公司的EXB841集成驱动器。
所设计的逆变主电路原理图如下图图2所示。
三相逆变电源软件设计
在这一三相逆变电源的软件设计过程中，我们所选择的TMS320LF2407A的开发工具具有一个很大的优势，其本身能够支持C语言、汇编及两者混编的调用方式，这为程序的编写带来了很大的便利。
C语言的优点是直观，能够给编程者带来方便，而汇编语言的执行效率很高，有利用于缩短程序运行时间，提高系统的实时性。
在此基础上结合DSP内部的PWM发生器编写了SPWM调制策略汇编程序。
程序流程图如图3所示。
仿真和实验
在完成了这一基于DSP技术的三相逆变电源电路系统和软件设计后，接下来。
具有完善保护功能的DSP三相SPWM逆变电源设计
具有完善保护功能的DSP三相SPWM逆变电源设计
1 系统介绍
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逆变结构即交-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C28xTM 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
2 系统硬件设计
变频电源的硬件电路主要包含6 个模块：整流电路模块、IPM 电路模块、IPM 隔离驱动模块、输出滤波模块、电压检测模块和TMS320F28335 数字信号处理模块。
2.1 整流电路模块
采用二极管不可控整流电路以提高网侧电压功率因数，整流所得直流电压用大电容稳压为逆变器提供直流电压，该电路由6 只整流二极管和吸收负载感性无功的直流稳压电容组成。
整流电路原理图如图2 所示。
图2 整流电路原理图2.2 电压检测模块
电压检测是完成闭环控制的重要环节，为了精确的测量线电压，通过。
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2 SPWM 调制原理
采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形 状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其基本效果 相同。这个结论是 PWM 控制的重要理论基础 [6]。产 生脉宽调制波的基本方法是把一个正弦波的每半个 周期分成 等分，然后把每等分的正弦曲线与横轴 所包围的面积用一个与此面积相等的等高矩形脉冲 来代替，则各脉冲的宽度将按正弦规律变化。通常
0 引言
市电输入 输入整流 滤波
DC-AC 全桥逆变
输出正弦波 输出滤波
电力系统变电站和调度所的继电保护装置和综 合自动化管理设备中，有些设备采用的是单相或者 三相交流供电的方式，其中有一部分不能长时间停 电 [1]。普通 UPS 设备因受内置蓄电池的限制，供 电时间有限，而直流操作电源所带的蓄电池容量都 比较大，所以需要逆变装置把直流电变成交流电[2]。
北京：电子工业出版社，2004. [5] 清源科技. TMS320LF240x DSP 应用程序设计教程 [M].
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300 200 100
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电压软开通。对软开关和硬开关在闭环状态下的电 路特性进行比较，发现软开关状态有如下优点：开 关管开通时刻电压尖峰明显减小，从而改善了开关 导通状况，降低了开关损耗，达到软开关的目的。 同时总谐波因数 (THD) 也得到了明显降低，改善 了输出波形质量。本设计可应用于非线性用电设备 附近，作为对电网输入电压要求较高的一类负载的 电源，如检修、测试用电源中。
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图 4 系统模拟仿真电路图
PID PID controller1
[1] 菲茨杰拉德（Fitzgerald A E）著. 电机学（第六版）[M]. 刘新正译. 北京：电子工业出版社, 2004.
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第 24 卷第 1 期 2008 年 1 月
电力科学与工程 Electric Power Science and Engineering
Vol.24, No.1
Jan., 2008
61
基于 DSP 的三相频率可调逆变电源设计
王宇炎 1，杨 林 2
（1. 洛阳工业高等专科学校 自动化系，河南 洛阳 471003；2. 洛阳轴研科技股份有限公司 产品开发部，河 南 洛阳 471000）
参考文献：
5 0
4.68
4.70
4.72
4.74
图
6 结论
通过运用仿真软件 MATLAB6.5 中的 Simulink 和 PSB ( Power System Block) 功能模块进行仿 真实验，在实验的基础上设计了一台输出功率为 500 W 的基于 DSP 实现的逆变电源。实验结果表 明，在开关管触发信号来临时刻，其两端电压在谐 振电路的作用下，己处于零电压状态，即实现了零
图 2 逆变主电路原理图
三相负载
采用 Matlab 6.5 中的 Simulink 和 PSB（Power System Block）[8] 功能模块对整个系统在不同工作 方式和负载条件下进行了仿真研究，确定了系统的 控制框图，滤波器和调节器参数，最后对仿真确定 的系统通过实验进行了验证 [9]。仿真和实验结果与 理论分析基本吻合，从而验证了理论分析的正确性。
1 系统构成
从图 1 可知，整个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 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[3~5]。
辅助 电源
驱动隔离电路
数字信号处理器 TMS320LF2407A
图 1 系统原理图
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。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 电位隔离和功率放大，在数字信号与模拟信号之间 架起一座桥梁。辅助电源主要是向控制、驱动电路 提供驱动电源和控制电源。输入整流部分完成 ACDC 的转换，逆变桥部分完成 DC-AC 的转换 [ 。 6，7]
收稿日期：2007-10-12. 作者简介：王宇炎 (1976 －), 男, 河南洛阳工业高等专科学校自动化系硕士研究生.
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电力科学与工程
2008 年
选正弦波为调制波，以高频率的等腰三角形作为载 波，由之相交构成正弦波脉冲调制（SPWM）[2，3]。
产生 SPWM 波的步骤 [5] 如下： （1）采用载波频率为 20 kHz，即载波周期为 50 s。利用通用定时器 T1 的周期中断 T1PINT 作 为载波周期中断，即 T1 的计时器周期相当于载波 周期。T1 的计数模式应设为连续增减模式；CPU 的时钟频率为 40 MHz，设置 T1CON 中的定标系 数为 4，即 T1 的输出频率为 10 MHz，计数周期 为 100 ns。 （2）根据占空比表达式计算出每个矩形脉冲的 占空比，用占空比乘以周期寄存器的值，从而计算 出比较寄存器的值，并使脉冲个数指针加 1。 （3）从周期中断子程序中将计算所得的比较寄 存器的值送到比较寄存器中，并置相应的标志位； 主程序根据标志位来判断是否已完成一个周期的操 作，如果标志位已置 1，则清标志位，调计算占空 比子程序，然后进入等待状态；如果标志位未置 1，则直接进入等待状态。 （4）为了实现实时控制，采用了查表法来进行 开关角（占空比）的计算，即事先离线计算出每个 开关角对应的占空比，这一步可由高级语言（如 C 或 C++等）来完成，其等分数可由一变量 DIVIDE 来控制，列成表格（400 个点），然后将其存放在 数据区，等候随时调用进行比较寄存器值的计算。 （5）实验中如要调整载波频率，即保持 T1PR 得值不变，只需相应地改变 T1 的定标系数就可以 改变载波频率，因此保证了算法的适应性。
设置中断向量表
主程序
初始化子程序
A/D 模块
3 逆变主电路硬件设计
PID 模块 SPWM 模块
本文设计目标是一台 500 W 的三相逆变电源
返回
（如图 2），主要性能指标如下： 输入 电 压 220 V（AC），输 出 电压 110 V
图 3 软件设计程序流程图
（AC），频率 50 Hz，输出功率 500 W，输出电流 5 仿真和实验
4.5 A，输出总谐波因数（THD） 2%。 经过分析计算和试验，开关管采用富士公司的
单管 IGBT，型号 1MBH50D060；续流二极管采 用 IR 公司的超快恢复二极管，型号 HFA16TB120。 驱动电路采用的是富士公司的 EXB841 集成驱动 器 。 [12]
TMS320LF2407A 采用高性能静态 CMOS 技 术，使得供电电压降为 3.3 V，减小了控制器的功 耗；40 MIPS 的执行速度使得指令周期缩短到 25 ns，从而提高了控制器的实时控制能力。
通过公式可计算出投入调频后负荷调整值：
=1.33 MW/(r min 1)
一次调频死区为 49.97 Hz 以上至 50.03 Hz。 当频率超出这个范围后，一次调频功能起作用，每 1 转（0.017 Hz）对负荷的影响为 1.33 MW。表 1 为详细列出了转数差和负荷变动的对应关系。
转速差/ (r min 1) 频率差/Hz 负荷变化值/MW
本文设计的逆变器电路中，采用德州仪器的 TMS320LF2407A DSP 芯片作为控制核心，根据 数字控制思想构建了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 （如输出电压、频 率、THD 等技术指标）有不同要求的逆变器，只 需对软件进行修改即可满足要求。设计指标：输入 电压 220 V（AC），输出电压 110 V（AC），频率 50 Hz，输出功率 500 W，输出电流 4.5 A，输出 总谐波因数（THD） 2%。
当转速设定值分别为 3 006 r/min 和 2 994 r/ min 时，负荷调整值计算值为±5.32 MW，实际负
京：人民邮电出版社，2003. [8] 洪乃刚. 电力电子和电力拖动控制系统的 MATLAB 仿真
[M]. 北京：机械工业出版社，2006.
（下转第 78 页）
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电力科学与工程
2008 年
机组额定负荷，MW；为机组速度变动率，（%）；e 为 机组额定转速，r/min。
3 优化后的试验及分析
为了验证一次调频功能优化后的效果，进行了 动态试验。具体试验步骤如下：（1） 机组负荷稳 定，汽机投入压力控制方式，协调控制系统投入汽 机跟随运行方式。（2）一次调频控制器的设置：运 行人员将协调画面中一次调频功能投入。（3）热工 人员在 EDS 中手动改变转速设定值，观察一次调 频的调节效果。（4）机组恢复到正常运行状态、一 次调频功能投入，观察此时的电网频率波动以及机 组的负荷响应情况，约半小时。（5）做实验曲线记 录，设置适合的曲线记录量程，记录分辨率应不大 于 1 s。记录了以下参数：设定转速、实际转速、 机组负荷给定、机组实发功率。见图 1。