SPWM单相变频电源设计 (3)
SPWM实现单相正弦波变频电源设计
关键词 ： 单相 ； 变频 ；Ｐ Ｓ ＷＭ； ． －计 ￣
中图分类号 ：Ｍ３４１ Ｔ ４．
一
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ １８ ８ （ ０ ０ ０ — ０ ６ ０ １７ — ０ ９ ２ １ ）３ ０ ３ —２ 流输出 ， 所以逆变 电路是技术核心 。
的子程序判断是否超过额定值 ，从而判断是否做断电保护操作 ；
测频模块功能是 ： 取输 出电压信号经过单稳 电路形成与输 出电压
… 《 国大学生电子设计竞赛获奖作品选编》 １ 全 第一届—— 第
五届． 北京理 工大学 出版社
频率相同的方波信号 ， 然后 由“ Ｃ Ｕ” 主 Ｐ 中的测频子程序对其进行
法》 将维修基金定位成 以业主大会 为受益人 的信托基金 。哒 种信 托管理模式不失为专项维修资金保值增值的较好途径。
（ ） 一 保障物业共用部分得到及 时充分维修 。 如何保障物业共
用部分得到及时充分维修 ，专项维修资金 的管理模 式至关 重要 ，
特别要看 由什么机构掌握维修资金 的使用权 、 审批权 。有人提 出
择。
［］星波 ． 专项维修资金 管理构 想【． ４ 房屋 Ｊ 现代 物业，０９（ ： 】 ２０；） ９
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（ ） 二 保障专项维修资金安全 ， 实现保值增值 。我 国住宅专项
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（ 上接 第 ３ ６页）３ 控制 系统设计 。 、 控制系统部分是由“ Ｃ Ｕ” 主 Ｐ 来 完成工作的 ， 其功能模块 主要包括 用于人 机对话 功能的键盘与显
毕业设计单相变频电源设计-精品
毕业设计单相变频电源设计专业电气工程及其自动化学生姓名倪玲班级B电气041学号**********指导教师陈荣完成日期2008年6月17日单相变频电源设计摘要：随着电力电子技术的飞速发展，变压变频电源已被广泛应用在各种领域中，与此同时，系统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。
因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器，已成为电力电子领域的研究热点。
在阐述单相全桥式变频电源原理的基础上，讨论了变频电源主电路主要器件参数的设计。
为了提高输出波形质量，采用了基于脉宽调制器SG3525芯片的闭环控制电路，详细介绍了SG3525的应用特点，并分析了脉宽调制器SG3525产生脉宽调制波的形成过程，以及由SG3525控制的单相变频的实现原理。
经分析结果表明，这种控制方式可实现逆变电源变压、变频，控制系统简单可靠，使用灵活，适用性强，具有良好的应用前景。
关键词：正弦波脉宽调制(SPWM)；变频电源；闭环控制；逆变Design of the single-phase frequency- variable power supplyAbstract: With the power of the rapid development of electronic technology, variable voltage and variable frequency power supply has been widely applied in variable fields, at the same time the quality of the output voltage waveform in the variable frequency power also made increasing demands. The inverter output waveform quality requirements include two aspects: First, steady-state high precision and the other is a good dynamic performance. Therefore, the research and development is simple and has an excellent dynamic and static performance of the inverter control strategy, which has become a power electronics research in the field of one of the hot spots.This paper introduces the design of the main elements in the main circuit of the single-phase frequency-variable power supply, adopts the closed- loop control method which is based on pulse width modulation IC SG3525 to improve the quality of the output waveforms. This paper describes the characteristics of SG3525, analyses the formation process of making use of sine pulse width modulating signals produced by the SG3525 and the control theory of the single-phase inverter on SG3525. The experimental result shows that this control method to achieve variable voltage and variable frequency output of the power and the power supply has a good application prospect with the advantages of reliability, feasibility and adaptability.Keywords: sinusoidal pulse width modulation (SPWM); frequency-variable power supplier; the closed- loop control; inverter目录1绪论 (5)1.1 课题的研究背景 (5)1.1.1电力电子技术的发展 (5)1.1.2 变频电源的发展 (6)1.1.3 变频技术的发展动向 (6)1.2 课题研究的意义 (7)2 系统方案论证与设计 (8)2.1 系统方案论证 (8)2.1.1 结构方式 (8)2.1.2 构成变频电源方式 (10)2.1.3电压源型变频器和电流源型变频器 (11)2.2 系统结构组成 (11)3 变频主电路的设计 (12)3.1 电路构成 (12)3.2 变频电源的工作原理 (12)3.2.1 交—直部分 (13)3.2.2 直—交部分 (16)3.3 输出滤波电路设计 (18)4 功率器件的驱动和保护电路设计 (19)4.1 M57962L驱动电路的简介 (19)4.1.1 引脚排列及主要性能参数 (20)4.1.2 M57962L模块具有以下特点： (21)4.1.3 M57962L工作原理 (21)4.2 IGBT保护电路 (21)4.2.1 过流保护 (21)4.2.2 过压保护 (22)5 逆变器控制系统的设计 (23)5.1 SPWM控制技术 (23)5.1.1 PWM调制法基本原理 (23)5.1.2 SPWM波形生成方法的分析 (23)5.1.3 SPWM的约束条件 (26)5.1.4 SPWM调制方法 (26)5.2 SPWM控制电路设计 (27)5.2.1 SG3525的电路组成及各部分功能 (27)5.2.2 SG3525应用电路 (29)5．3 单片机接口电路设计 (30)5.3.1 A/D转换接口电路设计 (30)5.3.2 D/A转换接口电路设计 (33)6 结束语 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)1 绪论1.1 课题的研究背景1.1.1电力电子技术的发展1957年，美国研制出世界上第一只普通的(400Hz以下)反向阻断型可控硅，后称晶闸管。
双极性单相spwm
保护电路
软 故 障 关 断 /高 有 效
上 电 及 手 动 关 断
R1 5 1 0K
C1 31 0u /50 V
+15 R9 3 00 2 3
D1
4 00 7
C4 1 04 R1 0 3 00 2 CG2 3
+15
D2
4 00 7
C61 04
C3 1 0/5 0V 8 7 5 IC1 T L P52 0 R1 1 00 R2 1 0K A G1 +5
u 01 (nTc ) 1 Tc
( n 1)Tc nTc
u 0 (t )dt
1 U d D(n)Tc U d Tc D(n)Tc 2D(n) 1U d Tc
三、输出电压分析
5． 双极性 SPWM 脉冲的占空比
D ( n)
( n)
Tc
u g (nTc ) U cm 2U cm
图4：双极性SPWM逆变控制策略
二、全桥式逆变 器的控制策略
3. 双极性SPWM逆变： 输出正弦波(谐波 少)、电压可调； B和C工况：G2G4有 效时，电流右方向， VT24不导通，从 VD24续流；
+Ud
i0
t
G1G3
t
G2G4
t
基波 u 01
u0 t
基波 i 0 1
i0 t
DC-T O-AC G1 T1 T2 IRF84 0 IRF84 0 A
G2
L
OUT 1 C
VT 1 3 VD2 4 VT 2 4 VD1 3
RL
u0
A工况
B 工况
C 工况
D工况
单相正弦波变频电源设计
方案三：以单片机为控制核心，用顺序查表的方法将整个正弦波波形数据 顺序的经 DA 输出。此方案硬件稍微复杂，但其编程易于实现，且我们本身对 430 单片机有一定的认识，易于上手，经 DA 输出即可得到频率可控，且精度较高的 正弦信号。
考虑所生成信号的频率较低（20--100Hz），由于单片机+DA 生成波形的方案 易于实现，所以决定采用方案三，生成 SPWM 信号。
2、驱动电路的选择 方案一 采用集成半桥驱动芯片 集成半桥驱动芯片采用自举电容对高边 MOS 管进行驱动，如 IR 公司的
IR2110，采用该方案只需在芯片外围接少量元件就能完成一个半桥的驱动，简化 电路，便于调试，工作可靠性高。缺点是成本较高。
桥式电路，这种电路的优点有，所选用的功率管的耐压比推挽式降低一半，功率 管的存储时间对电路工作影响不大，变压器不需要中心抽头。易于实现 SPWM 波
的控制。
（3）保护电路设计 过流保护电流如图所示，Switch 端接单片机，继电器触点串接于主电路中，
当单片机检测到主电路电流大于 2A 时，输出高电平使三极管导通，断开继电器 常闭触点，切断主电路，起到保护作用，提高系统的安全性。
可使测量仪表和保护装置标准化，使二次设备结构轻巧，价格便宜； 使二次回 路不受一次回路限制，接线灵活，维护、调试方便；使二次与一次高压部分隔离， 且二次可设接地点，确保二次设备和人身安全。因此，我们采用这种方案 。
4、输入输出方案 由于本题目对输入要求较低，只要求输出目标频率的正弦波，我们采取了
SPWM变压变频调速控制系统设计说明
SPWM变压变频调速控制系统设计一、课程设计目的掌握交-直-交电压源型变频器的结构组成和工作原理，掌握变频器的主电路、控制电路、驱动电路以及保护电路的设计方法，掌握变频器主要元器件的选型方法。
二、设计容、技术条件和要求设计交-直-交电压源型三相SPWM变频器，整流部分为二极管三相不控整流，并由大电容滤波，获得恒定直流电压，逆变器由6个电力晶体管GTR和6个续流二极管组成，并由8051和大规模集成电路HEF4752组成SPWM变压变频调速系统的控制电路。
基本设计参数：异步电动机额定功率11kW，额定电流22A，线电压380V，允许过载倍数=1.5，泵升电压U s=150V，逆变器输出频率围4~60Hz，额定输出频率50Hz，负载功率因数cos≥0.5，负载引起直流电压脉动百分比K≤5%，U in(max)=10V，设计任务：1.设计主电路：选择GTR开关管和滤波电容参数；2.设计控制电路：采用大规模集成电路HEF4752，并设f smax=1000Hz，计算8253分频系数；3.设计驱动电路：采用分立元件或集成电路模块均可；4.画出系统主电路图、控制电路图、驱动电路图、保护电路图（过压保护和过流保护二选一）；5.写出设计心得体会。
三、SPWM调速系统基本原理PWM的原理，就是面积等效原理，在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
所以可用等幅值的不同宽度的脉冲来等效一些想要的波形。
PWM技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变为电压脉冲序列，并通过控制电压脉冲宽度或电压脉冲周期以达到改变电压的目的，或者通过控制电压脉冲宽度和电压脉冲序列的周期以达到变压和变频的目的。
变频调速中，前者主要应用于PWM斩波（DC－DC变换），后者主要应用于PWM逆变（DC－AC变换）。
PWM 脉宽调制是利用相当于基波分量的信号波（调制波）对三角载波进行调制，以达到调节输出脉冲宽度的目的。
单相交直交SPWM变频电源的设计
由于传统能源的枯竭，各国对环境保护的重视以及现存电力系统的种种弊端，分布式发电将在未来的供电系统中发挥越来越重要的作用。
近年来以燃料电池发电技术，微型燃气轮机发电技术，光伏电池发电技术和风力发电技术为代表的新型分布式发电技术发展迅速。
但是分布式发电技术发出的电都不是与电网供电系统相同的交流电，无法与大电网联网或者直接供给普通负载使用，都需要变频装置将其变换成负载可以使用的交流电或者与大电网电压、频率相匹配的工频交流电。
因此，针对特定的分布式发电技术研究与其相配套的变频电源就很有必要。
本文针对内燃机拖动永磁发电机的中小功率分布式发电系统，设计一套变频电源，将发电机发出的中频交流电变换为相电压220V,频率50Hz的工频交流电。
在论述和分析了变频电源及其控制技术发展的概况和趋势的基础上，结合本课题任务的实际情况，设计了一套中小功率的逆变电源。
系统中PWM控制信号采用专用集成芯片SA4828生成，减轻了控制器的工作量也提高了系统的可靠性。
控制器选用集成了A/D转换器的单片机，使得系统的硬科复杂性降低，提高了可靠性。
Since the exhaustion of the traditional energy, the high opinion of the environment anda variety of defeats of the current power system, distributed generation would bring into play more and more significant action. Recent years, some new distributed generation technology,such as fuel cell, micro gas turbine, solar cell and wind power generation, developed rapidly.But electricity generated by them can not merge into the electrified。
单相恒压恒频无源SPWM逆变器的研究与设计
波的峰值 ， 保 留一个工频周期中 ＭＤ转换的最大值 为前级 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ Ｐ ＷＭ调节 的依据
同 ， 比较作
频率 固定 、 输 出电压只含有 固定 频率 的高次谐 波分量 、 滤波器设计 简 单等一系列优点 ． 成为 目前应用最为广泛的逆 变用 Ｐ ＷＭ技术＿ ２ ｌ ３ 根据电压调节器的控制方式 ．逆变器可分 为模拟控制和数字控 制 两种形式 。 传统 的模拟控制技术成熟 、 性能优 良、 成本较低 ． 但 由于控制 器由模 拟器件组成 ． 元件多 ， 型号繁杂 ， 不便于大规模生产 ： 模拟器件 的 工作特 眭会随 自 身老化和环境变化而改变 ， 一致性 和可靠性不高 ： 设计 周期长 ， 调试复杂 ． 升级换代 困难 ； 控制方式单 一 ． 难 以实现复杂 的控 制： 不便于管理维护［ ５ １ ６ １ ７ １ 。伴随着数字信号处理技术的飞速发展 ． 数字控 制技术已经成功地应用到电力 电子与 电力传动控制领域 中来 ． 目前 ． 德 州仪器 （ Ｔ ｅ ｘ ａ ｓ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ） 、 ＭＯ Ｔ ＯＲ Ｏ Ｌ Ａ、 ＡＤ Ｉ 和 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｈ ｉ ｐ公 司相继 推 出了适用 于逆变电源数字控制 的 Ｄ Ｓ Ｐ芯片 ．数字化控制 的逆变器克服 了上 述模 拟控 制器 的诸 多不 足 本 文 的研究 对象 是单 相恒 压恒 频 （ Ｃ Ｖ Ｃ Ｆ ） 无源逆变器是在 由 Ｉ ２ Ｖ至 ３ ５ ０ Ｖ的 Ｄ Ｃ ／ ＤＣ升压 的基础上 将直 流３ ５ ０ Ｖ逆变为 ５ ０ Ｈｚ ． ２ ２ ０ Ｖ的交流电 ． 如 图 ｌ所示红线框中内容
１ ． １功率开关管和驱动电路 开关管的选取主要考虑它的电压应 力和电流应力 图 ２ 所示逆 变 器的主电路可见 ， 每一个开关 管的电压应力均 为输 入电压。按 留有一 定 电压 、电 流裕 量选 取开 关管 ．定 为 Ｉ Ｘ Ｙ Ｓ公 司的 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ，型 号 为 Ｉ ＸＧ Ｈ４ ０ Ｎ ６ ０ Ｃ ２ Ｄ１ 查阅器件 手册 ． Ｉ ＸＧ Ｈ４ ０ Ｎ ６ ０ ｃ ２ Ｄ１的关 断时间 最 大 为１ ３ ０ ｎ Ｓ （ １ ２ ５ ℃） ， 故设 定死区时间为 ｌ ｕ Ｓ 。 在全桥逆变器 中 ． 因为每个 桥臂 的上管是 浮地的 ． 需要 采取隔离 驱动 或者 专 用 的驱 动芯 片 本 设计 采 用 公 司 的专用 驱 动 芯 片 Ｉ Ｒ ２ １ １ ３ ． 它是一款 非隔离 的桥 式电路驱动芯 片 ． 芯片 内部 针对浮地情 况作了专门的设计 ， 而且不需要 专门的供电电源． 使电路更简洁 ． 降低 复杂性＿ １ Ｏ ｌ 。／ Ｒ ２ １ １ ３ 能提供最大 的驱动电流 ． 具有更 快的驱 动速度 ． 适合于频率较高的应用场合 根据 以上原理 ． 全桥电路用两片 １ Ｒ ２ １ １ ３ 就可 以满足驱动要求 ． 简化了电路 １ ． ２低通滤波器 在实际应用 中为 了使输出电压波型保证在 一个 良好质量 ． 电感值 的设定不能过小或过大 。一方面为 了减少输出电压 中的谐波分量 ， 电 感值不能取得过小 ， 另一方面电感量增加 ， 体积 、 重量和损耗也会 随之 增加 ． 电感 的取值应进行全方位考虑 ： 滤波 电容的取值也亦然 ． 在满 足 Ｔ ＨＤ要求下 ． 尽量取较小容值… １ 。
单相太阳能并网逆变器SPWM发生器设计
单相太阳能并网逆变器SPWM发生器设计1 实验目的(1) 学会使用高级控制定时器；(2) 理解SPWM波形的产生原理。
2 实验任务(1) 对信号发生器的正弦信号进行频率和相位跟踪，调整SPWM波的频率、相位与其一致，模拟实现逆变并网；(2) 编写函数实现载波频率，正弦频率调节等功能的SPWM波输出控制指令。
3 实验说明(1)TIM1和TIM8简介高级控制定时器(TIM1和TIM8)由一个16位的自动装载计数器组成，它由一个可编程的预分频器驱动。
它适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度(输入捕获)，或者产生输出波形(输出比较、PWM、嵌入死区时间的互补PWM等)。
使用定时器预分频器和RCC时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几个毫秒的调节。
高级控制定时器(TIM1和TIM8)和通用定时器(TIMx)是完全独立的，它们不共享任何资源，可以同步操作。
(2)TIM1和TIM8主要特性16位向上、向下、向上/下自动装载计数器●16位可编程(可以实时修改)预分频器，计数器时钟频率的分频系数为1～65535之间的任意数值● 多达4个独立通道：─ 输入捕获─ 输出比较─ PWM生成(边缘或中间对齐模式)─ 单脉冲模式输出● 死区时间可编程的互补输出● 使用外部信号控制定时器和定时器互联的同步电路● 允许在指定数目的计数器周期之后更新定时器寄存器的重复计数器● 刹车输入信号可以将定时器输出信号置于复位状态或者一个已知状态● 如下事件发生时产生中断/DMA：─ 更新：计数器向上溢出/向下溢出，计数器初始化(通过软件或者内部/外部触发)─ 触发事件(计数器启动、停止、初始化或者由内部/外部触发计数)─ 输入捕获─ 输出比较─ 刹车信号输入● 支持针对定位的增量(正交)编码器和霍尔传感器电路● 触发输入作为外部时钟或者按周期的电流管理(3)SPWM波形的产生原理SPWM全称正弦脉冲宽度调制技术，是用一系列等幅不等宽的脉冲等效正弦波。
(完整版)单相三电平SPWM整流器的研究与设计毕业设计
摘要随着电力电子器件、高精度高速运算芯片、实时仿真及控制等技术的飞速发展，各类电力电子装置正广泛地应用于交直流可调电源、电力供电系统、电气传动控制与电化学生产等领域，然而大多数的电力电子装置都是通过变流器与电网相连，总存在网侧功率因数低以及输入电流谐波成分高的问题。
为了减小谐波干扰对电网质量的危害，以及可能因此而引发的事故，1994年3力谐波提高功率因数的方法主要有两种，一种是装设专用的谐波补偿装置，该方法相应地带来了成本增加的问题；另一种是采用新型的高功率因数变流器。
PWM整流器作为高功率因数变流器的一个重要方向，在各种工业生产领域扮演着重要角色。
它不仅要求中间直流环节的电压保持恒定，交流侧功率因数为1，还要求尽量减少电流谐波。
然而相对于两电平PWM整流电路，三电平PWM整流器的功率开关管所承受的关断电压为直流侧电压的一半，减少了功率开关管的电压强度，同时电平数的增加使入端电流更接近正弦波，在同样的的开关频率及控制方式下，其电流谐波总畸变率（THD）要远小于两电平PWM整流器。
因此，本毕业设计以单相三电平PWM整流器为研究对象, 首先介绍了课题的产生背景、研究概况及意义，阐述了PWM整流器的工作原理，并对其开关工作模态以及拓扑结构进行了分析；其次，在此基础上，建立了三电平整流器的系统数学模型，并对PWM控制技术进行总结，采用电压电流双闭环控制，利用MATLAB/Simulink进行了仿真实验。
仿真结果表明，系统的工作情况与理论分析相符合，该系统不仅能使直流电压在一定范围内可调，而且使整流器交流侧电流谐波降低，实现了单位功率因数运行。
关键词：三电平整流功率因数校正MATLAB仿真ABSTRACTWith the rapid development of power electronic devices, high-precision high-speed computing chip, real-time simulation and control technology, various types of power electronic devices are widely used in AC-DC adjustable power supply, power supply systems, electrical transmission control and electrochemical production etc, but most power electronic devices connected to the grid through the converter, there is always the low power factor and high harmonics problem of the input current.In order to reduce the harm of grid-quality by the harmonic-interference, and the accident may resulted form it, the State Bureau of Technical quality utility" in March 1994. Thereare two methods to improve power factor and inhibit power harmonic, one is the installation of a dedicated harmonic compensation devices, the method has brought a corresponding increase problem in the cost ; the other is using the new high power factor converter .PWM rectifier ,as an important direction of high power factor converters, plays an important role in the various areas of industrial production. It not only requires the constant of middle- dc voltage, AC power factor is 1, also required to minimize the current harmonics.However, in related to the two-level PWM rectifier, the DC side power switch turn-off voltages of three-level PWM rectifier are the half, so it reduce the power voltage- strength, and the increase of the level’s numbers makes the input-side current closer to the sine wave, and at the same switching frequency and control mode, the total current harmonic distortion (THD) is much smaller than the two-level rectifier.Therefore, this graduating-design choose the single-phase three-level PWM rectifier as research object. First this paper introduces the background,research survey and significance of this research subject, explains the working principle of the PWM rectifier and analyzes its switching modes and topology; Secondly, on this basis, a system mathematical model of the three-level rectifier is built, then begin a MATLAB/simulink simulation experiment with the summary of PWM control techniques and the use of voltage and current double closed loop control. Simulation results show that the work of the system consistent with thetheoretical analysis, this system not only enables the DC voltage is adjustable within a certain range, but also reduce the rectifier AC side current harmonics to achieve the unity power factor operation.Key words: three-level power factor correction MATLAB simulation主要符号说明输入交流电源电压网侧电流交流侧调制电压直流侧输出电压直流侧输出负载电流中点箝位电流直流侧电容C1两端电压直流侧电容C2两端电压-/ - 三电平整流器左/右半桥臂四个开关管-/- 三电平整流器8个反并联二极管/ 直流侧上下两个支撑电容入端电阻入端电感直流侧输出负载电阻三电平整流电路简化模型的A相开关三电平整流电路简化模型的B相开关毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
SPWM控制技术中全数字单相变频器的设计及实现方法
SPWM 控制技术中全数字单相变频器的设计及实现方法本文介绍了基于DSPTMS320LF2407A 并使用SPWM 控制技术的全数字单相变频器的设计及实现方法，最后给出了实验波形。
常见的AC／DC／AC 变频器，是对输出部分进行变频、变压调节，而且在多种逆变控制技术中，应用最广泛的一种逆变控制技术是正弦脉宽调制(SPWM)技术。
在变频调速系统中，应用DSP 作为控制芯片以实现数字化控制，它既提高了系统可靠性，又使系统的控制精度高、实时性强、硬件简单、软件编程容易，是变频调速系统中最有发展前景的研究方向之一。
1 TMS320LF2407A 芯片简介TMS320LF2407A 是TI 公司专为电机控制而设计的单片DSP 控制器。
它具有高性能的C2XLP 内核，采用改进的哈佛结构，四级流水线操作，它不仅具备强大高速的运算能力，而且内部集成了丰富的电机控制外围部件，如事件管理器EVA、EVB 各包括3 个独立的双向定时器；支持产生可编程的死区控制PWM 输出；4 个捕获口中的2 个可直接连接来自光电编码器的正交编码脉冲；2 个独立的10 位8 路A／D 转换器可同时并行完成两个模拟输入的转换；片内的串行通信接口可用于与上位机通信；片内串行外设口用于与外设之间通信；40 个可独立编程的复用I／O 口可以选配成键盘输入和示波器显示的输入／输出口。
这些为实现交流电机变频调速控制提供了极大的便利。
2 系统总体方案及硬件电路图1 为系统硬件框图。
在本系统中，以TMS320LF2407A 为主要控制芯片，逆变器采用SPWM 调制控制方式实现变频控制算法，系统硬件由主电路、显示电路、键盘输入电路以及检测与保护电路等组成。
DSP 首先从键盘。
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。
单相正弦波变频电源的设计
单相正弦波变频电源的设计摘要：介绍由单片机和SA4828研制的单相变频电源。
提出了用高精度三相可编程PWM集成芯片SA4828与89C52单片机控制技术相结合的单相变频电源的设计方案。
给出了系统总体构成和主电路设计，介绍了SPWM产生器SA4828和工作原理，SA4828全数字操作、工作方式灵活、频率范围宽、精度高功能强，可实现系统的智能化设计。
文中详细介绍了采用单片机AT89C52和SPWM产生器SA4828组成系统控制器的软硬件设计。
利用专用集成电路SA 4828 设计变频器, 可以大大简化硬件电路的设计和软件编程。
它以SA4828作为SPWM信号发生器, 经过驱动电路控制IPM模块, 产生三相变频电源。
配以单片机、键盘、L ED 显示器及转速编码器, 构成闭环调速系统。
实验表明，由SA4828为控制芯片的变频电源结构简单、输出波形好、性能稳定可靠，适合于中、小功率的应用场合。
关键词：正弦脉宽调制（SPWM）；SA4828；逆变电源；单片机Design of Single-phase sine wave variable frequencypower sourceAbstract：The Single-phase sine wave variable frequency power source based on MCU AT89C52 and SPWM generator IC SA4828 is introduced in this paper. The design proposal of Single-phase sine wave variable frequency power source was proposed using the MCU 89C52 control technology unified with high accuracy three-phase programmable PWM integrated chip SA4828. The system construction and main circuit design of variable frequency power are given,the function feature and operation principle of SPWM generation IC SA8282 is described.The hardware and software design of controller by using AT89C52 and SA8282 is discussed in detail in this paper. Making use of the special IC SA 4828 to design an inverter can greatly simplify both the hardw are and softw are. The SA4828 used as SPWM signal generato r cont ro ls the IPM via driver circuits to produce variable frequency power supply. The speed adjusting system consist ing of SCC, KB, LED display and speed coder is tested and excellent performance is achieved.Experimental results shown the output voltage waveform is quite good,the performance meets the demand. Keywords：SPWM; SA4828; inverter; MCU1 前言 (4)1.1变频电源应用背景及领域 (4)1.2变频电源的研究现状及发展趋势 (5)2 变频电源基本原理 (6)2.1 SPWM 的原理 (6)2.2变频电源系统结构简要介绍 (9)3 AT89C52单片机介绍 (11)4 SA4828介绍 (14)5 变频电源硬件电路设计 (15)5.1变换电路选择 (15)5.2主电路设计 (15)5.3 SPWM逆变器的设计 (16)5.4控制电路设计 (18)5.5 IGBT驱动电路设计 (19)5.6 电压、电流、频率测量电路 (19)5.6键盘、显示电路 (21)6 软件设计 (25)7 抗干扰措施 (26)结束语 (27)[参考文献] (28)致谢 (29)目前，变频电源大多采用正弦脉宽调制，即所谓SPWM技术。
单极性Spwm课程设计
单极性Spwm课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单极性SPWM（正弦波脉冲宽度调制）的基本概念，掌握其工作原理及数学表达方式。
2. 学生能够描述单极性SPWM在电力电子技术中的应用，如逆变器、电机调速等。
3. 学生能够通过分析单极性SPWM的波形特点，解释其对电机性能的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，通过计算和实际操作，设计简单的单极性SPWM 控制电路。
2. 学生能够利用仿真软件对单极性SPWM波形进行模拟，观察并分析不同参数变化对波形及其影响。
3. 学生通过小组合作，动手搭建并测试单极性SPWM实验电路，提高实际操作能力和团队合作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习单极性SPWM技术，培养对电力电子技术的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生在小组合作中学会尊重他人，培养良好的团队协作精神和沟通能力。
3. 学生通过了解单极性SPWM在绿色能源中的应用，增强环保意识和责任感。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级的专业课程，旨在帮助学生掌握电力电子技术中的关键知识点。
学生特点：高年级学生已具备一定的电子技术和数学基础，具有较强的逻辑思维能力和实际操作能力。
教学要求：结合学生特点，采用理论教学与实践操作相结合的方式，注重培养学生的动手能力和实际应用能力，使学生在掌握知识的同时，提升综合素养。
通过对课程目标的分解，使教学设计和评估更具针对性。
二、教学内容1. 单极性SPWM基本理论：- 正弦波脉冲宽度调制原理- 单极性SPWM的数学表达及推导- 单极性SPWM波形特点及其与电机性能的关系2. 单极性SPWM应用：- 逆变器、电机调速等电力电子设备中的应用- 单极性SPWM在新能源领域的应用案例3. 单极性SPWM控制电路设计：- SPWM控制电路的组成及工作原理- 参数计算与电路搭建方法- 仿真软件应用与实验操作指导4. 教学大纲：- 第一周：单极性SPWM基本概念及原理- 第二周：单极性SPWM数学表达及推导- 第三周：单极性SPWM波形特点及其应用- 第四周：单极性SPWM控制电路设计及仿真- 第五周：实验操作及小组报告5. 教材章节：- 教材第四章：电力电子技术基础- 教材第五章：正弦波脉冲宽度调制技术- 教材第六章：电力电子装置及其应用教学内容安排和进度：按照教学大纲，逐步开展理论教学和实验操作，每周安排一次课内讨论，以巩固所学知识。
基于单片机的单相SPWM变频器设计_唐中燕
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作者简介 :彭韬(1978 —), 男 , 西安交 大硕 士研究 生 , 主 要研究方向为电机微机控制及电力电子 技术 。
A Novel Method of Smooth Start and Stop Digital Control for Sensorless BLDCM
PENG Tao , YU Zhen-min (Electrical Engineering College , Xi' an Jiaotong University Xi' an 710049 , China) Abstract :A position -sensorless BLDCM digital control system based on TMS320F240 and ML4425 is developed , a smooth start and stop method is mostly introduced and realized .The experimental results validate that the BLDCM can start and stop smoothly and reliably with the digital control method . Key words:sensorless ;BLDCM ;smooth start and stop
TANG Zong-yan (North china Electric Power University Baoding 071003 , China) Abstract :A Single -Phase SPWM -VVVF is introduced in this paper .It is based on single -chip computer (80C196KB)and asymmetry -regulation -sampling .Hardware composition and software design are described . KeyWord :SPWM ;VVVF ;single -chip computer
单相变频电源设计
单相变频电源设计一、设计原理单相变频电源的设计基于电力电子技术原理，通过将输入的交流电源转换成中间直流电源，再通过逆变器将直流电压转换为可调频率的交流电压输出。
其设计主要包括三个部分：整流变换部分、逆变器输出部分和控制调节部分。
1.整流变换部分：整流变换部分用于将输入的交流电源转换成直流电压，常见的方式有整流桥式整流电路和降压变压器整流电路。
整流桥式整流电路由四个二极管组成，将输入的交流电源的正半周和负半周分别转换成直流电压。
降压变压器整流电路则通过变压器将输入电压降低，并利用二极管来进行整流。
2.逆变器输出部分：逆变器输出部分将中间直流电压转换为可调频率的交流电压输出。
常见的逆变器有全桥式逆变器、半桥式逆变器和单臂逆变器等。
全桥式逆变器由四个开关器件组成，可以输出双向开关的交流电压。
半桥式逆变器由两个开关器件组成，输出单向开关的交流电压。
单臂逆变器则由一个开关器件组成，输出单向开关的交流电压。
3.控制调节部分：控制调节部分用于控制整个变频电源的输出频率和幅值，常用的控制方法有PWM调制和SPWM调制。
PWM调制通过改变开关器件的导通时间来调节输出电压的有效值，可以精确控制频率和幅值。
SPWM调制则是通过改变开关器件的导通时间和导通间隔来调节输出电压的频率和幅值，能够获得较好的波形质量。
二、基本结构单相变频电源的基本结构包括整流变换部分、逆变器输出部分、控制调节部分和滤波电路。
其中整流变换部分将输入交流电源转换为中间直流电压，逆变器输出部分将中间直流电压转换为可调频率的交流电压输出。
控制调节部分根据输入信号控制逆变器的开关器件，以实现输出电压的调节。
滤波电路主要用于消除输出电压中的谐波成分，提高电源的纹波电压。
三、相关应用1.电机控制：单相变频电源可以控制电机的转速和转向，用于驱动风机、水泵、压缩机等设备。
通过调节电压频率，可以实现电机的变频控制，提高电机的效率和运行稳定性。
2.电力调节：单相变频电源可以应用于电力调节和电力负荷模拟器。
实验四单相正弦波(SPWM)逆变电源研究
实验四 单相正弦波（SPWM ）逆变电源研究一．实验目的1．掌握单相正弦波（SPWM ）逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。
2．熟悉正弦波发生电路的工作原理与使用方法。
二．实验内容1．正弦波发生电路调试。
2．带与不带滤波环节时的负载两端，MOS 管两端以及变压器原边两端电压波形测试。
3．滤波环节性能测试。
4．不同调制度M 时的负载端电压测试。
三．实验系统组成及工作原理能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路，或称逆变器。
单相逆变器的结构可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推挽逆变器等形式。
本实验系统对单相全桥逆变电路进行研究。
全桥逆变器的主要优点是可以实现双极性的电压输出，对输入电源的利用率比较高，同时可以输出较高的电压，因此，特别适用于适合高压输出的场合。
逆变器主电路开关管采用功率MOSFET 管，具有开关频率高、驱动电路简单、系统效率较高的特点。
当开关其间VT 1、VT 3 和VT 2、VT 4轮流导通，再经推挽变压器升压后，即可在负载端得到所需频率与幅值的交流电源。
脉宽调制信号由三角波和正弦波进行比较获得。
图5—6为此，正弦波信号必须如图5—6所示，即其峰—峰值必须在小于三角波德幅值。
正弦波发生电路如图5—7所示。
tt正弦波峰—峰值，从而调节SPWM信号的脉冲宽度以及逆变电源输出基波电压的大小。
四．实验设备和仪器1．MCL-22实验挂箱2．万用表3．双踪示波器五．实验方法1．SPWM波形的观察按下左下方的开关S5(1)观察"SPWM波形发生"电路输出的正弦信号Ur波形(2端与地端)，改变正弦波频率2．逻辑延时时间的测试将"SPWM波形发生"电路的3端与"DLD"的1端相连，用双踪示波器同时观察"DLD"的1和3端波形,并记录延时时间Td.。
3．不同负载时波形的观察按图5-19接线。
将三相调压器的U、V、W接主电路的相应处，，将主电路的1、3端相连，（1）当负载为电阻时（6、7端接一电阻），观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。
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。
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参考文献
❖ 系统方案
一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源 单相10kVA测量用变频电源的研究
❖ 参数计算
单相10kVA测量用变频电源的研究 单相SPWM逆变电源仿真设计
❖ 算法思想
三种SPWM波形生成算法的分析与实现
❖ IR2110输入输出时序图
简 单 负 偏 压 驱 动 电 路
系统设计指标
测试项目
输出频率 输出频率可调范围 输出电压有效值 输出正弦波电压谐波总含量 DC-AC逆变器效率
过流保护 工作参数显示
基本(发挥)2±0.5V
THD≤5% 15Ω η≥70%
动作电流2.0±0.1A
驱动隔离模块IR2110
❖ IR2110基本特性参数
逻辑电源电压范围5～15V 逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量
工作频率高，可达500kHz 开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns 图腾柱输出峰值电流为2A
驱动隔离模块IR2110
❖ IR2110功能框图
驱动隔离模块IR2110
单片机
过温保护 过流保护 过压保护
单相全桥逆变电路工作原理
u UV
Ud 驱动VT1、VT4
驱动 VT1、VT4
0
驱动 VT2、VT3
t
VT1
VT3
i0
（a）负载电压
Ud
U
i0
VD1 Z
VD3 0
t
V
i0
T（b）电阻负载电流波形
T2
3T
VT2
VT4
0
4
4
T
t
VD2
VD4
VD1VD4VT1VT4VD2VD3VT2VT3
（c）电感负载电流波形 i0
0
VT1VT4
t
VD1
VD2
VD4
VD3 VT2VT3
（d）RL负载电流波形
SPWM基本原理及实现
驱动隔离模块IR2110
❖ IR2110基本特性参数
具有独立的低端和高端输入通道 悬浮电源采用自举电路
高端工作电压可达500V，dv/dt=±50V/ns
门极驱动输出电压范围10~20V 双通道均具有欠压封锁功能 15V下静态功耗仅116mW
SPWM单相变频 电源设计
SPWM单相变频电源设计
❖ 系统结构框图 ❖ 单相全桥逆变电路工作原理 ❖ SPWM基本原理及实现 ❖ 驱动隔离模块IR2110 ❖ 系统设计指标 ❖ 参考文献
系统结构框图
直流稳压电源 或
滤波
桥式整流
软启动
市电
全桥逆变 变压器隔离 驱动隔离 SPWM脉冲发生器
滤波
负载
键盘 显示 报警