三相正弦变频电源的软件设计毕业设计论文

本科毕业设计

题目：三相正弦变频电源的软件设计

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原创性声明

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三相正弦变频电源的软件设计

摘要

本文设计了一个AD/DC/AC变频电源系统。该系统利用XC164单片机, 采用SPWM变频控制技术，将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，实现了三相正弦波变频输出。并采用双闭环PID控制，使其输出线电压有效值为36 V，最大输出电流有效值达3 A。此外系统还具有良好的稳压性能和很小的波形失真,并且能够进行自检测、过流、过压、过热和短路保护等功能。

关键字：正弦波脉宽调制；PID； A/D转换；变频电源

Sinusoidal Three-phase Inverter Power Software Design

Abstract

In this paper, we designed a AD / DC / AC inverter power system. The system uses XC164 microcontroller, using SPWM inverter control technology, reverse DC voltage into a voltage, variable frequency AC output waveform similar to sine wave power output to achieve the three-phase sine wave output inverter. And the use of double-loop PID control, so that the output line voltage RMS to 36 V, the maximum effective value of output current 3 A. System, the regulator also has a good performance and very small waveform distortion, and to carry out self-inspection, over-current, over-voltage, overheating and short circuit protection.

Keywords：sinusoidal pulse width modulation; PID control; A/D transformation; frequency-variable power supplier

目录

摘要 ................................................... II ABSTRACT ................................................ II 1 绪论 (2)

1.1前言 (2)

1.2课题研究背景及意义 (2)

1.3国内外相关研究情况 (2)

1.4本文主要研究工作 (2)

2 三相正弦变频技术相关理论研究 (4)

2.1正弦波生成方案的研究 (4)

2.1.1 PWM控制的基本原理 (4)

2.1.2 SPWM的产生过程 (7)

2.2PID控制技术研究 (8)

3 系统硬件简述 (12)

3.1系统结构框图 (12)

3.2XC164单片机简介 (12)

3.2.1 简介 (12)

3.2.2 常用单元介绍 (12)

3.2.3 A/D转换器 (13)

4系统软件设计 (12)

4.1软件开发环境 (12)

4.1.1 单片机编程开发语言 (12)

4.1.2 Keil C编辑器 (12)

4.2系统软件设计 (15)

4.2.1 主程序设计 (15)

4.2.2中断程序 (17)

4.2.3 SPWM的编程实现 (18)

4.2.4 输出电压和电流有效值的计算 (20)

4.2.5 PID控制 (22)

5结论 (28)

参考文献 (29)

致谢 (30)

毕业设计（论文）知识产权声明 (31)

毕业设计（论文）独创性声明 (32)

附录 (1)

1 绪论

1 绪论

1.1前言

近来,变频电源在各行各业的应用日益广泛。变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。由于世界各国电网指标不统一，生产出口产品都需要电网模拟不同国家的电网状况，并保证稳定性。过去采用调压器调压，稳压器稳压，发电机进行二次变频，耗电量大，躁声大，稳定性差逐渐被变频电源所代替，所以市场上需求输出电压，频率无级数字可调，波形稳定纯净的电源。本文是设计一个新型工业用缝纫机三相正弦波变频电源，用以实现缝纫机的无级调速。该产品的设计是根据市场的需求而确定的，可填补该产品市场的空白，满足国内制衣业的急需。

1.2课题研究背景及意义

该题目是设计一个新型工业用缝纫机三相正弦波变频电源，用以实现缝纫机的无级调速。该产品的设计是根据市场的需求而确定的，可填补该产品市场的空白，满足国内制衣业的急需。

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。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。

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。

技术的发展

现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。

（1）整流器时代

大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解、牵引和直流传动三大领域。因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经