【正文】 加入通訊電路。在仿真器和JTAG目標(biāo)系統(tǒng)中提供高質(zhì)量的信號是極其重要的，用戶必須提供正確的信號緩沖，測試時鐘輸入以及多處理器的內(nèi)部連接，以保證仿真器和目標(biāo)系統(tǒng)良好的工作。 由于LF2407A結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作速度快、外部引腳多、封裝面積小、引腳排列密集等原因，傳統(tǒng)的并行仿真方式已經(jīng)不適合于LF2407A的開發(fā)應(yīng)用。在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時，一般應(yīng)從兩種復(fù)位的需要去考慮，一個是上電復(fù)位；另一個是工作中的復(fù)位。旁路DSP內(nèi)部晶體振蕩器，將外部時鐘源，即封裝好的晶體振蕩器直接輸入XTAL1/CLKIN引腳，XTAL2懸空。如果沒有使用象IR2130這樣有過壓、欠壓、過流等保護(hù)措施的芯片，電路要正常安全的運(yùn)行就必須另外搭建保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)，這樣就會使電路更復(fù)雜。如果供電缺相或者網(wǎng)路故障使得電壓電流過低，直接影響電源正常工作。 逆變電源在剛啟動的瞬間, 機(jī)內(nèi)各控制線路并未進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài), 產(chǎn)生的浪涌電流極易燒毀逆變器, 試驗(yàn)表明, 在無緩啟動電路的情況下如果帶載啟動, 則逆變器故障發(fā)生率可高達(dá)40%至50%。IR2130是MOS、IGBT功率器件專用柵極驅(qū)動芯片，通過自舉電路工作原理，使其既能驅(qū)動橋式電路中低壓側(cè)的功率器件，又能驅(qū)動高壓側(cè)的功率元件，因而在電機(jī)控制、伺服驅(qū)動、UPS電源等方面得到廣泛應(yīng)用。因此, IGBT對柵極電荷集聚敏感, 故驅(qū)動電路必須很可靠, 要保證有一低阻抗值的放電回路, 即驅(qū)動電路與IGBT的連線要盡量短；(2)用內(nèi)阻小的驅(qū)動源對柵極電容放電, 以保證柵極控制電壓有足夠陡的前后沿, 使IGBT的開關(guān)損耗盡量小, IGBT開通后, 柵極驅(qū)動源應(yīng)能夠提供足夠的功率, 使IGBT不會退出飽和而損壞；(3)IGBT的柵極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單實(shí)用, 最好自身帶有對IGBT的保護(hù)功能, 并有極強(qiáng)的抗干擾能力。電流采樣電路原理與電壓采樣電路類似，只要將電壓傳感器換為電流傳感器即可。第二部分為電平抬升電路，即直流偏置電路，將圍繞零電平波動的雙極性信號提升為單極性信號，～+～+。本系統(tǒng)采用茶花港聯(lián)傳感器公司VSM025A 型霍爾電壓傳感器對輸出電壓進(jìn)行隔離采樣，～+ 的電壓區(qū)間內(nèi)，最后再加上直流電壓偏移量形成0～ 的交流電壓送到DSP， 穩(wěn)壓二極管，以確保輸入到DSP 片內(nèi)A/D ?？梢娫撃K能完全滿足正弦逆變控制算法的檢測要求。他支持?jǐn)帱c(diǎn)的設(shè)置和程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、的訪問, 程序的單步運(yùn)行和跟蹤, 以及程序的分支和外部中斷的計(jì)數(shù)等?？梢? TMS320LF2407A具有實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的數(shù)字控制算法所需的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(6)串行通信接口和控制器局域網(wǎng)(CAN)模塊。它們能夠?qū)崿F(xiàn)三相反向器控制及PWM對稱和非對稱波形；當(dāng)外部引腳PDPINTA或PDPINTB出現(xiàn)低電平時則快速關(guān)斷相應(yīng)的PWM通道；可編程的PWM死區(qū)控制以防止上下橋臂同時輸出觸發(fā)脈沖；三個捕獲單元；片內(nèi)光電編碼接口電路；16通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器：硬件SVPWM發(fā)生電路。由于主控模塊的核心任務(wù)是數(shù)字控制算法的執(zhí)行, 因此必須保證其運(yùn)算速度足夠快, TI公司的TMS320LF2407A是專門為實(shí)時信號處理而設(shè)計(jì)的, 它將實(shí)時處理能力和控制器外設(shè)功能集于一身, 為控制系統(tǒng)應(yīng)用提供了一個理想的解決方案。，其基本工作原理是將直流供給逆變電路，逆變電路在驅(qū)動信號作用下將直流電變成一定電壓和頻率的交流電，經(jīng)濾波后供給負(fù)載。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。 開環(huán)控制雖然電路結(jié)構(gòu)簡單成本低，但是其性能較差，存在很大局限性：輸出波形諧波畸變THD值高、質(zhì)量差，理想情況時開環(huán)控制可以輸出理想正弦波，但實(shí)際上由于死區(qū)的影響，非線性負(fù)載等非理想因素的影響，使實(shí)際輸出電壓畸變嚴(yán)重；系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)慢，當(dāng)負(fù)載突變時，輸出電壓會出現(xiàn)很大波動并且需要經(jīng)過較長時間才能穩(wěn)定，當(dāng)輸入電壓波動時，輸出電壓也不穩(wěn)定。通過采樣電感電流和電容電壓，用外環(huán)電壓誤差的控制信號去控制電流，調(diào)節(jié)電流使輸出電壓跟蹤參考電壓值，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。逆變電源系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，因?yàn)殚_環(huán)控制系統(tǒng)的輸出在電網(wǎng)電壓和負(fù)載變化時，無穩(wěn)定作用，控制效果不理想，一般只用于小功率、波形質(zhì)量要求不高的場合；對波形要求較高的場合，一般都采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。Ti由小到大逐次改變，并相應(yīng)改變Kp值，反復(fù)試湊，直到得到滿意的性能為止。如果系統(tǒng)的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)精度不能滿足要求，必采用PI調(diào)節(jié)器。在第二步整定的基礎(chǔ)上，增大值，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，逐步試湊，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。整定時首先置積分時間為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略微縮小()，然后減小積分時間，使在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。其參數(shù)的整定原則主要包括以下幾個方面：(1)首先只整定比例部分。因而產(chǎn)生了如下式所描述的增量式PID控制算法。 數(shù)字PID控制 PID控制算法是應(yīng)用最為成熟的一種控制技術(shù)，已經(jīng)在模擬控制逆變電源系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用。但D過大，則會使響應(yīng)過程提前制動，延長了調(diào)節(jié)時間。其中比例(P)代表了當(dāng)前的信息，起校正偏差的作用，加速系統(tǒng)的響應(yīng)速度，P越大，系統(tǒng)的精度越高，但將產(chǎn)生超調(diào)，P取值過小則響應(yīng)慢，延長了調(diào)節(jié)時間。特別是用作高頻開關(guān)時，由于開關(guān)損耗增大，發(fā)熱加劇，選用時應(yīng)該降等使用。IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。由于IGBT的輸入控制部分為MOSFET,輸出級為雙極結(jié)型晶體管，因此兼有MOSFET和電力晶體管的優(yōu)點(diǎn)：高輸入阻抗,電壓控制,驅(qū)動功率小,開關(guān)速度快,工作頻率可達(dá)1040kHz（比電力晶體管高），飽和壓降低（比MOSFET小得多，與電力晶體管相當(dāng)），電壓電流容量較大，安全工作區(qū)較寬。； （）其中 ； ；；。％；電源效率大于85%。當(dāng)負(fù)載變化時若不加以控制，動態(tài)過程僅由逆變器自然特性決定，必然有調(diào)節(jié)時間過長，動態(tài)性能較差的問題，引入逆變器波形控制方案是很有必要的。逆變器建模時，如何處理負(fù)載的動態(tài)特性也是一個關(guān)鍵性的問題。 單相全橋逆變電路的數(shù)學(xué)模型要開展逆變技術(shù)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究工作，給逆變器建立數(shù)學(xué)模型，是我們的第一步工作。 該等效電路中，電壓源 AC 代表來自逆變橋的輸出交流電壓，不同于一般的交流電壓波形，它是一個單極性的 SPWM 脈沖序列。本文選用單相全橋電路結(jié)構(gòu)，下圖所示的是一個帶LC 濾波環(huán)節(jié)的單相全橋逆變電路結(jié)構(gòu)圖。在軟件PWM的調(diào)整過程中要注意ADC的讀數(shù)偏差和電源工作電壓等引入的紋波干擾，合理采用算術(shù)平均法等數(shù)字濾波技術(shù)。而且DSP完全有可能用于逆變器中實(shí)現(xiàn)輸出電壓進(jìn)行逐點(diǎn)的控制。 DSP實(shí)現(xiàn)SPWM傳統(tǒng)的產(chǎn)生SPWM波形的方法能夠用于逆變器中實(shí)現(xiàn)幅度和頻率可調(diào)的正弦波電壓。在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)SPWM波形正是基于上述模擬方法的基本原理。特別是在高頻電力電子器件被廣泛應(yīng)用后，完全依賴軟件生成SPWM波的方法實(shí)際上很難適應(yīng)高開關(guān)頻率的要求。通過調(diào)制波對載波的脈寬進(jìn)行調(diào)節(jié)，我們可以得到不同幅值的正弦波電壓。用正弦波與三角波進(jìn)行比較，正弦波大于三角波的部分，輸出為正脈沖，小于部分，輸出負(fù)脈沖。而在正弦波的負(fù)半周，當(dāng)正弦信號的幅值大于三角信號的幅值時，比較器輸出負(fù)電平；當(dāng)正弦信號的幅值小于三角信號時，比較器輸出零電平。但其脈沖幅度都等于Um的一個矩形脈沖來分別代替相應(yīng)的正弦波部分。三角波調(diào)制法是目前逆變電源中應(yīng)用較多的產(chǎn)生SPWM波的方式，它是建立在每一個特定時間間隔內(nèi)能量等效于正弦波所包含的能量的概念上發(fā)展起來得一種脈寬調(diào)制方式，下圖表示三角波調(diào)制法的能量等效圖。采用脈寬調(diào)制技術(shù)方式構(gòu)成的逆變器，其輸入為固定不變的直流電壓，由于這種逆變器，只有一個可控的功率級，簡化了主電路和控制回路的結(jié)構(gòu)，因而體積小、重量輕、可靠性高。對于正弦波的負(fù)半周，也可采用同樣的方法得到PWM波形，這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱為SPWM波形。這些脈沖寬度相等，但幅值不等，且脈沖幅值按正弦規(guī)律變化，不是水平直線。沖量即窄脈沖的面積，這里所說的效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻。從實(shí)現(xiàn)方法上大致有模擬式和數(shù)字式兩種，而數(shù)字式中又包括硬件、軟件和查表等幾種實(shí)現(xiàn)方法。尤其是最近幾年，微處理器應(yīng)用于PWM技術(shù)和實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制以后，更是花樣翻新，到目前為止仍有新的PWM控制方式在不斷出現(xiàn)。用改變調(diào)制信號頻率實(shí)現(xiàn)輸出電壓基波頻率的調(diào)節(jié)；用改變調(diào)制信號幅值實(shí)現(xiàn)輸出電壓基波幅值的調(diào)節(jié)。因而，各種控制策略取長補(bǔ)短、相互滲透，構(gòu)成復(fù)合控制器，是一種趨勢所在。模糊控制器的設(shè)計(jì)過程中不需要被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，查找模糊控制表只需要占用處理器的很少的時間，而且模糊控制器有著較強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)性。模糊控制 模糊控制的最大特征是它能將操作者或?qū)＜业目刂平?jīng)驗(yàn)和知識表示成語言變量描述的控制規(guī)則，然后用這些規(guī)則去控制系統(tǒng)。前饋控制保證系統(tǒng)輸出電壓有較好的跟蹤質(zhì)量，滑模控制不是連續(xù)控制，而是一種開關(guān)控制，它使系統(tǒng)運(yùn)行于一種滑動模態(tài)，保證系統(tǒng)較強(qiáng)的魯棒性?；瑒幽B(tài)軌跡運(yùn)動，從而達(dá)到預(yù)期的性能。與雙閉環(huán)控制類似，狀態(tài)反饋波形控制系統(tǒng)也需要兩個反饋?zhàn)兞?，但是并不用它來?gòu)成獨(dú)立的閉環(huán)控制回路，而是在狀態(tài)空間概念上通過合理選擇反饋增益陣來改變對象的動力學(xué)特性，以實(shí)現(xiàn)不同的控制效果。從控制理論的角度來說，閉環(huán)系統(tǒng)性能與閉環(huán)極點(diǎn)密切相關(guān)。其控制思想是假定前一周期出現(xiàn)的輸出電壓波形畸變將在下一周期的同一時刻再次出現(xiàn)，控制器根據(jù)參考信號和輸出電壓反饋信號的誤差來確定所需的校正信號，然后，在下一個基波周期將此校正信號疊加在原控制信號上，這樣就可以消除輸出電壓的周期性畸變。它根據(jù)逆變電源系統(tǒng)的狀態(tài)方程和輸出反饋信號來計(jì)算逆變器的下一個采樣周期的脈沖寬度。但是，數(shù)字PID控制算法應(yīng)用到逆變電源的控制中，不可避免的產(chǎn)生了一些局限性：一方面，系統(tǒng)的采樣量化誤差降低了算法的分辨率，使得PID調(diào)節(jié)器的精度變差；另一方面，采樣和計(jì)算延時使得被控系統(tǒng)成為一個具有純時間滯后系統(tǒng)，造成PID控制器的設(shè)計(jì)困難，穩(wěn)定性減小?？刂破盍坑山o定值與實(shí)際輸出量構(gòu)成。即使這時系統(tǒng)發(fā)生了變化，也只能在下一個開關(guān)周期對脈沖寬度做出調(diào)整。在閉環(huán)控制下，給定信號與反饋信號的時間差就體現(xiàn)為明顯的相位差。 可見，數(shù)字化是逆變電源發(fā)展的主要方向，然而，也存在著挑戰(zhàn)。系統(tǒng)采用電壓電流雙閉環(huán)PI控制，對整個逆變系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能都有很好的改善。 本文的研究目的及內(nèi)容隨著數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)的成熟和普遍，新一代的數(shù)字信號處理器(DSP)采用哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作，即程序、數(shù)據(jù)存儲器彼此相互獨(dú)立，在每一時鐘周期中能完成取指、譯碼、讀數(shù)據(jù)以及執(zhí)行指令等多個操作從而大大減少指令執(zhí)行周期。提高功率因數(shù)的傳統(tǒng)方法是采用無源功率因數(shù)校正技術(shù)，目前較先進(jìn)的方法是：單相輸入的采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，三相輸入的采用SPWM高頻整流提高功率因數(shù)。隨著各種政策法規(guī)的出臺，對無污染的綠色電源的呼聲越來越高。這樣，不但提高了功率容量，在器件容量有限的情況下滿足了大電流輸出的要求，而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊，極大的提高系統(tǒng)可靠性，即使萬一出現(xiàn)單模塊故障，也不會影響系統(tǒng)的正常工作，而且為電源修復(fù)提供充分的時間。我們常見的器件模塊，含有一單元，兩單元，六單元直至七單元，包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管，實(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20KHZ，提高400倍的話，用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5～10％，其主要材料可以節(jié)約90％甚至更高，還可以節(jié)電30％甚至更多。許多行業(yè)的用電設(shè)備都不是直接使用電網(wǎng)提供的交流電作為電源，而是通過各種形式對電網(wǎng)交流電進(jìn)行交換，從而得到各自所需要的電能形式。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，具有較快的動、靜態(tài)響應(yīng)特性數(shù)字PID算法獲得應(yīng)用。目前隨著工業(yè)用的高速數(shù)字信號處理器(DSP)的發(fā)展，正弦波逆變器的控制技術(shù)方案也由傳統(tǒng)的模擬控制向現(xiàn)代數(shù)字化控制的方向發(fā)展。本文主要討論正弦波逆變器，因此主要討論SPWM正弦脈寬調(diào)制法。目前采用較多的是脈寬調(diào)制技術(shù)即PWM控制技術(shù)，即利用控制輸出電壓的脈沖寬度，將直流電壓調(diào)制成等幅寬度可變的系列交流輸出電壓脈沖，來控制輸出電壓的有效值、控制輸出電壓諧波的分布和抑制諧波。首先把交流電整流成高壓直流電，再進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，然后再逆變成交流電供給用電設(shè)備。UPS的主要構(gòu)件有充電器和逆變器。下面列舉的是其幾個方面的主要應(yīng)用。重點(diǎn)敘述了數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體包括采樣電路，調(diào)理電路，驅(qū)動電路及保護(hù)電路。分析了正弦脈寬調(diào)制的原理及其幾種主要的調(diào)制方式，并通過比較說明了不同調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。摘 要逆變器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，數(shù)字控制具有方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法、抗干擾性強(qiáng)和產(chǎn)品容易升級換代等優(yōu)點(diǎn)，已成為未來逆變器的發(fā)展趨勢。本文首先介紹了逆變電源的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。在本文的最后一章，提出了硬件電路的設(shè)計(jì)方案。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和各行各業(yè)對電氣設(shè)備控制性能要求的提高，逆變技術(shù)在許多領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。(2)不間斷電源系統(tǒng)在通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等對電源持續(xù)供電要求高的設(shè)備中都需要采用不間斷電源UPS。(4)直流輸電由于交流輸電架線復(fù)雜、損耗大、電磁波污染環(huán)境，所以直流輸電是一個發(fā)展方向。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢隨著逆變器控制技術(shù)的發(fā)展，電壓型逆變電源出現(xiàn)了許多的變壓、變頻控制方法。這四類PWM波各有優(yōu)缺點(diǎn)，因而適用于不同的場合。它的出現(xiàn)為中小型逆變器的發(fā)展起了重要的推動作用。PID控制是一種傳統(tǒng)控制方法，由于其算法簡單成熟，設(shè)計(jì)過程中不過分依賴系統(tǒng)參數(shù)，魯棒性好和可靠性高，在模擬控制的正弦波逆變電源系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和各行各業(yè)對電氣設(shè)備控制性能要求的提高，逆變技術(shù)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，對電源性能的要求越來越高。理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：電器產(chǎn)品的變壓器、電感