基于DSP的单相正弦波变频电源设计与应用

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制 警 油 圭 ． 设 力 切 断 的 液 压 制 动 阀 ， 主 要 用 于 叉 车 、 装 载 机 、 平 地 机 、 挖
子技术的发展。矢量控制、模糊控制等新的控制理论及神
经 网络技术 为高性能 的变 频器研制 提供 了理 论基础 ，而 高 速微处理器以及专用集成 电路技术的快速发展，为实现变 频器高精度、多功能提供了硬件平台。 目前 国外 的变 频技 术研 究 ，以法 、 意 、德 、 日等 国 领 先 。在 大 功率 变频 调速 方 面 ，法 国 的阿 尔斯 通公 司 、 意大 利 的Ａ Ｂ Ｂ 公 司分 别 研 制 出单 机 容 量 达数 万 千 瓦 的 电 气 传 动设 备 。在 中 功率 变频 调速 技 术方 面 ，德 国的西 门 子 公 司 研制 出 的Ｓ ｉ ｍ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ Ａ 电流 型 晶 闸管变 频 调 速 设备 和ｓ ｉ ｍ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ Ｐ Ｇ Ｔ ０ Ｐ ｗ Ｍ 变 频调 速 设 备 ， 己实 现全 数 字 化控 制 ；在 小 功 率交 流 变 频 调速 技 术 方 面 ， 日本 的 富士 Ｂ ３ Ｔ 变频器、Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 变频器 已形成系列产品，其控制系统也 已 实现 全数 字化 。 国 内研 究方 面 ，从 总 体上 看我 国变 频调 速 的技 术水 平 较 国 际 先 进 水 平 有 较 大 差 距 。 目前 在 大 功 率 交 —— 交、无换向器电机等变频技术方面 ，国内虽有部分单位 可研制生产 ，但在数字化程度及系统可靠性等方面还有 待 改 进 。对 程 控 变 频 电源 的理 论 和 实 践研 究取 得 的 成 绩 ，可 查 主 要有 ：王 小薇 、程 永 华对 于基 于 Ｄ Ｓ Ｐ 双 环控 制 的逆变 电源设 计研 究 ；余 功 军 、钟彦 儒 、杨 耕对 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 变频 器死 区 时 间的 补偿 策 略研 究 ；程永 华 、杨 成林 、徐 德 鸿 对 于 基 于Ｄ Ｓ Ｐ 变 压 变 频 电源 设 计 研 究 ；程 曙 、 徐 国 卿、许哲雄对Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 逆变器死区效应分析研究；赵勇对基 于Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 大 功 率 变频 电源 的研 究 ；李锋 对 基 于Ｄ Ｓ Ｐ 的Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 变 压 变频 电源 的研 究等 。 同时 由于 目前 我 国采用 的半 导 体 功 率器 件 和 Ｄ Ｓ Ｐ 等 器件依然严重依赖进 口，使得变频器 的制造成本居高不 下 ，无法 形 成有 竞争 力 的产 业 ，也 是影 响我 国变 频 技术 发展 的一个 主 要 原因 。
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压 ， 改变 电动 设 备 的输 出转 矩和 转速 。进而 提 高工 作效 率 ， 改善 电动设 备 的工 作性 能 。 １ ． ２ 国内外 研 究现状 变 频技术 是国 内外研 究的一个 热点 。其 原因一是 由于 市场 需求 。近 年来 ，随着 自动化技 术程度 的发展成熟和 能 源短 缺 问题 日益突 出，变 频技术越 来越得到 重视 ，并广泛 地应 用 。二是 功率器件 的发展 。近 年来各种 高电压 、大 电 流 的功率器件 的生产 以及 并联 、串联技术 的发展应用 ，使 先进 变频器 的生产成 为现 实 。三 是现代控制 理论和集成 电
较好 的稳 定性和较 强 的抗干 扰能力 。 ２ ． ２ 硬 件 系统 结构
本 文 设 计 变 频 电源 的 硬 件 系 统 以 Ｔ ｌ 公 司 的 Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｌ Ｆ ２ ４ ０ ７ Ａ 型Ｄ Ｓ Ｐ 为 控 制 芯 片 ， 由主 电路 、保护 电 路 、控制 电路等组 成 ，其 原理 结构 图如 图 １ 。
中图分类 号 ：Ｔ Ｎ ８ ６
文 献标 识码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ － ０ ０ ４ ８ — ０ ３
１ 概述
１ ． １ 问题 的提 出
动条 件 。但 目前 使用 的 电动凿 岩机 也有 明显 缺 点 ：对 同 样 硬 度 的岩石 ，它 的转 速 只有气 动 凿岩 机 的５ ０ ％ ￣６ ０ ％ 。 目前 大 多数 电动 设备 直接使 用 交流 工频 电源 （ ５ ０ Ｈ Ｚ ）， 不能随着工作环境 （ 岩石硬度、钻孔孔径、深度）改变 输 出转矩 、转 速 ， 因此工 作效 率较 低 。为此 ，本文 采用 德州 仪器 公 司的Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｃ ２ ４ ０ ７ Ｄ Ｓ Ｐ 处理器 设 计一 种新 型 的 ５ Ｋ Ｖ Ａ 单 相 正弦 波 变 频 电源 ，通 过 输 出可 程 控 的 交流 电
摘要：文章以Ｔ ｌ 公司的Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ Ｏ Ｌ Ｆ ２ ４ ０ ７ Ａ 型Ｄ Ｓ Ｐ 为控制芯片，设计、制作 了一种新型的单相正弦波变频电源 并
将 其应 用于 电动 凿岩机 的驱 动 电机 的变频调 速 中 ，使 之可 以按 照钻 孔岩体 的具体 情况 改变输 出转 速和转 矩 。 经过验证 ，取 得 良好 的预 期效果 。 关键 词 ：Ｄ Ｓ Ｐ 变频； 电源设计 ；变频 电源
２ ０ １ ４ 年第８ 期
（ 总 第 ２ ８ ７ 期 ）
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（ Ｃ ｕ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ Ｎ ｙ Ｎ Ｏ Ｏ ． ８ ． ２ ０ １ ４ ２ ８ ７）
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基于Ｄ Ｓ Ｐ 的单相正弦波变频电源设计与应用
白 刚
（ 湖 南湘西 民族职 业技术 学院 ，湖 南 吉首 ４ １ ６ ０ ０ ０ ）
电动 凿 岩 机 是 建 筑 、水 利 、 采矿 等 行 业 的重 要 设 备 。相对 于传 统 的凿 岩设 备 ， 电动凿岩 机 所具 有 的突 出 优 点 是节 省 能源 ，其 电能利 用 率 高达５ ０ ％ ￣６ ０ ％ ，而 常用 气 动 凿 岩机 仅 为 １ ０ ％ ，此 外 ， 电动凿 岩 机 还有 噪声 低 、 工作面空气新鲜、无废气污染等优 点，极大的改善 了劳
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