【正文】 I 基于 DSP的逆變電源設計 摘 要 逆變電源是一種采用電力電子技術進行電能變換的裝置，它從交流或直流輸入獲得穩(wěn)壓恒頻的交流輸出。逆變電源技術是一門綜合性的產業(yè)技術，它橫跨電力、電子、微處理器及自動控制等多學科領域，是目前電力電子產業(yè)和科研的熱點之一。逆變電源廣泛應用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領域。 逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，器件的發(fā)展帶動著逆變電源的發(fā)展。目前逆變電源的核心部分就是逆變器和其控制部分，雖然在控制方法上已經趨于成熟，但是其控制方法實現起來還是有所困難。因此，對逆變電源的控制和逆變器進行深入研究具有很大的現實意義。 隨著現代科學技術的迅猛發(fā)展，逆變技術目前已朝著全數字化、智能化、網絡化的方向發(fā)展。而作為專用的 DSP 的出現，更是為研究和設計新型的逆變電源提供了更方便、更靈活、功能更強大的技術平臺。本文采用美國德州儀器公司 (TI)新近推出的一種 TMS320LF2407A 數字信號處理器，作為逆變電源中的核心控制部分進行研究。以實現所研制的逆變裝置能輸出標準的正弦交流電。 本文主要 分析了變頻電源技術現狀、發(fā)展趨勢和存在的難點，指出論文的研究內容和意義。 詳細 討論了逆變器的 SPWM調制法工作原理，介紹了數字實現時對稱規(guī)則采樣法和不對稱規(guī)則采樣法的特點。 通過分析 SPWM波形產生規(guī)律和特點，選擇了以不對稱規(guī)則采樣法為基礎實現的單極性 SPWM控制，并且具體介紹了 DSP實現 SPWM。文中設計出了整個逆變電源的硬件結構，其主要核心部分是 IPM和 DSP控制部分。這兩部分的結合使得該電源結構簡單、性能優(yōu)良。并且針對 DSP控制系統(tǒng)的各個部分進行了軟件設計，給出了相應的軟件流程圖。 關鍵詞 ： 逆變電源， SPWM， TMS320LF2407A， IPM II Design on Digital Inverter’s Control System Based on DSP Abstract Inverter is a power electronic technology is used for energy conversion device, which obtained from AC or DC input voltage constant frequency AC output. Inverter technology is a prehensive contention industry technology, it stretches electricity, electronics, microprocessors and other multidisciplinary field of automatic control. Power inverter is widely used in aviation, marine, electric power, railway transport, post and telemunications, and many other fields. The development of power inverter and power electronic devices linked to the development of the device led to the development of power inverter development. Currently inverter is the core part of the inverter and its control part,but its control method to achieve it is still somewhat difficult. As inverter technology has been moving alldigital, intelligent, work oriented direction. As a dedicated DSP appearance, but also for research and design of new power inverter provides a more convenient, more flexible, more powerful technology platform. In this paper, Texas Instruments(TI)recently introduced a TMS320LF2407A digital signal processor as the core power inverter control part of research. This paper analyzes the variable frequency power supply technology status, trends and the presence of difficulties, that the thesis content and meaning. SPWM waveform generated by analyzing the rules and characteristics. The paper designed the entire inverter hardware structure, the main core of the IPM and DSP control section. And the DSP control system for the various parts of the software design, gives the corresponding software flow chart. Key words： inverter, spwm, tms320lf2407a, ipm III 目 錄 第 1章 緒論 ........................................................ 1 引言 ......................................................... 1 逆變器的現狀及發(fā)展趨勢 ....................................... 1 逆變器的現狀 ............................................ 1 逆變器的發(fā)展趨勢 ........................................ 2 第 2章 逆變系統(tǒng)基本結構及控制策略 .................................. 4 現代逆變系統(tǒng)基本結構 ......................................... 4 SPWM 控制技術及其原理 ........................................ 4 逆變系統(tǒng)的原理 .......................................... 4 SPWM 控制基礎 ........................................... 6 PWM 波形的基本原理 ...................................... 7 SPWM 采樣方法對比分析 ........................................ 8 SPWM 控制方式分析 ........................................... 12 單極性 SPWM 控制方式 .................................... 12 雙極性 SPWM 控制方式 .................................... 12 單極性和雙極性調制比較 ................................. 13 使用 DSP 實現 SPWM 波 ......................................... 14 DSP 的事件（ EV）管理器模塊介紹 ......................... 14 DSP 中斷及中斷向量 ..................................... 18 DSP 控制三相 SPWM 波形產生原理分析 ...................... 18 第 3章 基于 DSP 系統(tǒng)的硬件設計與研究 ............................... 21 三相逆變電源主電路結構的比較分析 ............................ 21 基于 DSP 系統(tǒng)的逆變電源硬件結構設計 .......................... 21 硬件結構圖 ............................................. 21 整流、濾波電路的設計 ................................... 22 輸出濾波電路的設計 ..................................... 23 智能功率模塊 IPM 的設計 ...................................... 24 IV 智能功率模塊 IPM 的介紹 ................................. 24 IPM 模塊的選擇 ......................................... 25 DSP 與 IPM的連接電路 ................................... 26 DSP 控制電路的設計 .......................................... 27 DSP 芯片的特點與選取 ................................... 27 以 TMS320LF2407A 為核心的控制電路設計 ................... 27 電源電路的設計 ......................................... 29 硬件系統(tǒng)的優(yōu)化設計 .......................................... 30 第 4章 逆變電源的軟件設計 ......................................... 31 DSP 系統(tǒng)軟件設計 ............................................ 31 系統(tǒng)主程序設計 ......................................... 31 初始化模塊 ............................................. 32 利用查表法生產 SPWM 波 .................................. 32 故障中斷處理程序的設計 ................................. 33 初始化程序設計 .............................................. 34 軟件系統(tǒng)的優(yōu)化設計 .......................................... 34 結 論 .............................................................. 36 參考文獻 ........................................................... 37 致 謝 .............................................................. 38 1 第 1 章 緒論 逆變電源技術出現于 20世紀 60年代，是電力電子技術中的一個重要組成部分，綜合了現代電力電子開關器件應用、功率變換、模擬數字電子技術、 PWM技術以及控制技術等多門學科的實用技術。隨著信息技術的發(fā)展，逆變電源越來越廣泛地應用于各個領域，早期的逆變電源，只需要其輸出不斷電，穩(wěn)壓、穩(wěn)頻即可 。然而，今天的逆變電源除這些要求外，還必須環(huán)保無污染，即綠色環(huán)保逆變電源。高性能的逆變電源必須滿足：高輸入功率因數，低輸出阻抗；快速的暫態(tài)響應，穩(wěn)態(tài)精度高；穩(wěn)定性高，效率高，可靠性高；完善的網絡功能；智能化；低的電磁干擾。顯然這些要求的實現都離不開數字化控制技術。傳統(tǒng)的逆變電源采用模擬電路控制，但模擬控制存在許多固有的缺點： (1)因采用大量分散元件和電路板導致硬件成本偏高，系統(tǒng)可靠性下降； (2)由于人工調試器件的存在，導致生產效率降低及控制系統(tǒng)一致性差； (3)器件老化及熱漂移問題存在導致逆變電源輸出性 能下降，甚至導致輸出失??； (4)產品升級換代困難，每一個新型逆變電源都要求重新設計、制造控制系統(tǒng)； (5)模擬控制的逆變電源監(jiān)控功能有限，一旦出現故障，要想恢復正常，技術人員必須親赴現場。但是由于微處理器的速度問題，逆變電源的控制仍然采用模擬電路進行。