【正文】 然后，在此也向這四年來 幫助過、關(guān)心過我的老師與同學(xué)表示由衷的感謝！最后，我也得自我感謝，雖然在大學(xué)四年來所學(xué)的知識(shí)有限，課題完成的不是很全面，但是我明白自己付出了的努力，而且在毫無頭緒的時(shí)候能堅(jiān)持下來，也未曾丟掉嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。 4 系統(tǒng)仿真可以用來檢驗(yàn)控制算法，指導(dǎo)與驗(yàn)證控制算法的可行性，同時(shí)也可以對(duì)系統(tǒng)的工作性能有初步的把握。介紹了多種 PWM 整流器的控制策略，然后詳細(xì)介紹了適合本系統(tǒng)的雙閉 環(huán)矢量控制策略，并對(duì)基于矢分析的解耦控制原理做了詳細(xì)的介紹。 在中斷服務(wù)程序 adc1_isr( )中 ,求取 4 次 Idc 的 A/D采樣值放入 Idctemp 中 ,進(jìn)一步由 Idctemp 得出采樣電流的 Q12 格式，放入寄存器 Idc 中。中斷服務(wù)程序分別是：捕獲方波信號(hào)上升沿觸發(fā)的 中斷服務(wù)程序 ecap1_isr( )；由 PWM1 計(jì)數(shù)值 CTR=0 觸發(fā)的中斷服務(wù)程序 epwm1_timer_isr( )；由 PWM6 計(jì)數(shù)值 CTR=0 觸發(fā)的中斷服務(wù)程序 epwm6_timer_isr( )； A/D 采樣完成后觸發(fā)的中斷服務(wù)程序 adc1_isr( )和 adc2_isr( ) ；過流或過壓保護(hù)中斷服務(wù)程序 xint1_isr( )；散熱片過溫保護(hù)中斷服務(wù)程序 xint2_isr( )。該電路也能檢測電網(wǎng)是否缺相，如是 GPIO12 保持為高電平，則表明電網(wǎng)缺相。 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 25 圖 電網(wǎng)電壓捕獲及電網(wǎng)電壓采樣電路圖 繼電器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 為了防止主電路上電時(shí)浪涌電流過大，可在交流側(cè)的任兩相線路中各串入一個(gè)電阻， 并用磁保持繼電器與電阻并聯(lián)。也即該采樣電路能測量有效值為 的交流電。該隔離運(yùn)放采用兩對(duì)隔離的 5V 電源進(jìn)行供電，輸出線性電壓范圍是 ~，輸出為 PIN6 和 PIN7 的差分電壓，兩腳電壓之差的范圍是 ~，放大倍數(shù)為 8 倍，如圖 37 所示。 TMS320F2812 的 PWM 和 CAP 模塊使用 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)間較長時(shí)，往往需要分頻使用，降低了精度。 各電源作用如下： 177。由于負(fù)載電流階躍增大，三相 VSR 直流側(cè)電壓因負(fù)載 擾動(dòng)而導(dǎo)致電壓動(dòng)態(tài)降落。 三相 VSR 電感設(shè)計(jì) 在電壓型 PWM 整流器主電路設(shè)計(jì)中，其交流側(cè)濾波電感的設(shè)計(jì)非常重要。驅(qū)動(dòng)電路將 TMS320F28035 的 PWM 信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng) IGBT。下面介紹如何采用 SVPWM 使 VSR 的空間電壓矢量跟蹤電壓矢量指令，也就是使： qqdcdddc umuumu ?? , 寫成 矩陣形式： ?????????????qcqddc uummu 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 16 第 3 章 蓄電池充放電裝置的硬件設(shè)計(jì) 為了研究基于 PWM 的蓄電池充放電裝置，根據(jù)前面章節(jié)對(duì) PWM 整流器工作原理和控制策略的理論分析，本論文設(shè)計(jì)了一臺(tái)功率等級(jí)為 的樣機(jī)。由式下式可知， VSR 的 dq 軸變量相互耦合，因而給 控制器設(shè)計(jì)造成一定困難。當(dāng)電流 內(nèi)環(huán)均采用 PI 控制時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)電流無靜差控制。直接電流控制可分為固定開關(guān)頻率電流控制和滯環(huán)電流控制等。 根據(jù)有沒有引入交流側(cè)電流反饋可分為兩種，引入交流側(cè)電流反饋的稱為直接電基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 13 流控制，沒有引入交流側(cè)電流反饋的稱為間接電流控制。假設(shè)電網(wǎng)電動(dòng)勢(shì)為三相對(duì)稱正弦波，網(wǎng)側(cè)電感為線性電感。 當(dāng)矢量 .aU 端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至 B 點(diǎn)， .aU 與 .aI 同相， PWM 整流橋的網(wǎng)側(cè)顯現(xiàn)正阻特性。進(jìn)一步研究表明，由于 PWM 整流器網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)均可控，因而可有源電力濾波和無功補(bǔ)償?shù)确钦髌鲬?yīng)用場合 。若三相電網(wǎng)不平衡，則三相半橋電路控制性能將惡化，甚至發(fā)生故障。程序具有代碼簡單，運(yùn)算精度高，響應(yīng)速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。最后，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證基于 PWM 的蓄電池充放電裝置控制方法、工程設(shè)計(jì)的有效性和優(yōu)越性。但其網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低、諧波污染嚴(yán)重，體積龐大。對(duì)基于 PWM 變流器的蓄電池充放電裝置進(jìn)行控制研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，符合建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)發(fā)展的需要。為了解決傳統(tǒng)蓄電池充放電裝置的諧波污 染問題，可以使用諧波補(bǔ)償裝置來前減少諧波，這對(duì)于各種各樣的諧波源來說，都是適用的。 降低了供電的可靠性。傳統(tǒng)的蓄電池充放電裝置大部分采用可控硅整流，這種是一種非線性負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)頻率為工頻頻率的整數(shù)倍的諧波。外環(huán) 為電流或電壓環(huán)，用于控制恒流充放電電流和恒壓充電電壓。 本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題 目： 基于三相 PWM 整流器的蓄電 池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化二班 基于三相 PWM 整流器的蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) I 摘 要 在蓄電池的生產(chǎn)過程中需要對(duì)蓄電池進(jìn)行循環(huán)充放電，對(duì)蓄電池進(jìn)行化成，以激活蓄電池。內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，用于快速跟蹤外環(huán)的指令，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和正弦波電流控制。例如三相六脈波整流器所產(chǎn)生的諧波主要是 5 次和 7 次，而三相 12 脈波整流器所產(chǎn)生的諧波主要是 11 次和 13 次。諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導(dǎo)致變壓器、電容器等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電應(yīng)力增大。另外一種方法就是開發(fā)新型電力電子變流器，使其產(chǎn)生較小甚至不產(chǎn)生諧波，且運(yùn)行在單位功率因數(shù)。 蓄電池充放電裝置的現(xiàn)狀和發(fā)展 目前蓄電池充電裝置有以下四種： 自耦變壓器型：該充電裝置沒有恒流充電功能，充電的電流隨電網(wǎng)的電壓變化而變化，必須通過人工不斷調(diào)整才能進(jìn)行充電。隨著人們對(duì)節(jié)能和低污染的 日益重視，這類型的裝置將逐步淘汰。主要內(nèi)容歸納如下： 本課題主電路使用三相 PWM 整流 器，第二章介紹了三相 PWM 整流器的原理及控制方法。軟件設(shè)計(jì)的介紹詳細(xì)，可操作性強(qiáng)。為克服這一個(gè)不足，可使用三相全橋 VSR 設(shè)計(jì)。 通過高頻控制圖 21 所示的六個(gè)開關(guān)管的開通與關(guān)斷，就可以控制 VSR 交流側(cè)電壓 au 、 bu 和 cu 的幅值和相位，使 PWM 整流器運(yùn)行在四象限。當(dāng)矢量 217。三相 PWM 整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖中 26 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 9 所示。直接電流控制，是根據(jù)交流側(cè)電壓電流矢量關(guān)系來控制整流器交流側(cè)電壓，使得交流側(cè)電流和電壓同相位。固定開關(guān)頻率電流物理意義清晰，控制算法簡便，且實(shí)現(xiàn)方便。 圖 為三相 VSR 固定開關(guān)頻率 PWM 電流控制原理。為此可采用前饋解耦控制策略，當(dāng)電流調(diào)節(jié)器采用 PI 調(diào)節(jié)。樣機(jī)設(shè)計(jì)由硬件電路設(shè)計(jì)和控制軟件設(shè)計(jì)兩部分組成，其主要性能指標(biāo)如下： 額定功率 ； 三相三線制 380V177。保護(hù)電路分為電容電壓監(jiān)測、 IGBT 過流檢測和 IGBT 過溫保護(hù)電路三部分。交流側(cè)濾波電感的取值不僅會(huì)影響電流內(nèi)環(huán)的動(dòng)、靜態(tài)響應(yīng)，而且還制約著 PWM 整流器的輸出功率、功率因數(shù)以及直流母線電壓。若 VSR 直流電壓控制器采用 PI 調(diào)節(jié)器，則此時(shí) PI 調(diào)節(jié)器輸出飽和，這意味著三相 VSR 電流環(huán)將跟蹤最大幅效基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 19 電流。15V—— 給采樣電路的 78L02 供電 +5V—— 給隔離運(yùn)放 7800 二次側(cè)和數(shù)字電路供電 +3V—— 給采樣電路提供基準(zhǔn)電壓 +5VP +5VP3—— 給隔離運(yùn)放 7800 一次側(cè)供電 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 20 圖 35 輔助電源電路圖 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 21 檢測控制電路設(shè)計(jì) TMS320F28035 最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 在數(shù)字控制器中， DSP 芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的 DSP 指令，可以快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)算法，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理能力，為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)理想的解決方案，已經(jīng)成為電機(jī)及運(yùn)動(dòng)控制的主流芯片。而 TMS320F28035 則使用 32 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，即使不分頻，定時(shí)時(shí)間也可達(dá) 212/60M=。 圖 隔離運(yùn)放 7800 的輸入輸出特性 圖 為蓄電池電流采樣電路，采用 10A/150mV 的分流器與蓄電池串聯(lián)，分流器上的電壓經(jīng) RC 濾波后輸入到 7800 的 PIN2 與 PIN3，輸出腳 PIN6 與 PIN7 的電壓經(jīng)差分電路轉(zhuǎn)換成單極性電壓。 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 24 圖 交流側(cè)電流采樣電路圖 電網(wǎng)電壓過零檢測和電壓采樣電路設(shè)計(jì) 圖 能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓過零檢測和采樣。上電之前，磁保持繼電器斷開，抑制浪涌電流。 圖 相序檢測電路圖 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 27 CAN 通信接口電路設(shè)計(jì) 圖 為以 N23 CTM8251T 為核心組成的 CAN 通信接口電路， CTM8251T 以 5V 為高電平，而 TMS320F28035 以 為高電平。各部分功能簡要概述如下： ecap1_isr( )對(duì)電壓進(jìn)行鎖相控制，求出三相整流 橋 PWM1 周期值； epwm1_timer_isr( )軟件觸發(fā) A/D 采樣，微調(diào) PWM1 周期值； adc1_isr( )讀取 A/D 采樣值，并轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)需要的 Qn 格式； xint1_isr( )IGBT 過流或電容電壓過高時(shí)產(chǎn)生保護(hù)，封鎖驅(qū)動(dòng)； xint2_isr( )IGBT 過熱時(shí)產(chǎn)生保護(hù)，封鎖驅(qū)動(dòng)； epwm6_timer_isr( )在 BUCK 電路工作時(shí)，軟件觸發(fā)充電電流 A/D 采樣； adc2_isr( )讀取 BUCK 充電電流 A/D 采樣值，并轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)需 要的 Qn 格式； 程序流程如圖 所示： 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 29 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 30 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 31 電網(wǎng)周期與 PWM 周期的計(jì)算 這部分由捕獲中斷服務(wù)程序和 PWM 的計(jì)數(shù)值 CTR=0 中斷服務(wù)程序完成。充電電流在主電路、采樣電路和程序中有不同的表現(xiàn)形式，如圖 所示： 圖 充電電流在主電路、采樣電路和程序中的表現(xiàn)形式 基于三相 PWM 整流器蓄電池充放電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 33 在主電路中實(shí) 際充電電流為 xA，經(jīng) A/D 采樣調(diào)理電路得到 yV 電壓，經(jīng) TMS320F28035 采樣得到數(shù)值 z（程序中用寄存器 Idctemp 存起來），進(jìn)一步得到采樣電流的 Q12 格（程序中用寄存 Idc 存起來）。 詳細(xì)介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，樣機(jī)具有高效節(jié)能無污染的優(yōu)點(diǎn)。是的，自己的收獲是大于自己耗費(fèi)的能量的，這是值得的。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的環(huán)節(jié)，老師都是有問必答，有求必應(yīng)，這為學(xué)生著想之心清晰可見。軟件設(shè)計(jì)注重高效的代