【正文】 的形式有些相似。 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%。在逆變電源的工作過程中, 一旦發(fā)生輸出負(fù)載或輸出負(fù)載線路短路現(xiàn)象, 逆變電源應(yīng)立即進(jìn)行保護(hù)控制, 封鎖PWM脈沖, 關(guān)閉逆變器。在電路實現(xiàn)時定義短路為輸出電壓過低且輸出電流過大, 系統(tǒng)要求短路保護(hù)速度應(yīng)盡可能快, 用軟件判斷顯然不如直接用硬件進(jìn)行控制。電源過壓過流對開關(guān)電源造成的危害，主要表現(xiàn)在器件因承受的電壓超出正常使用范圍，電氣性能指標(biāo)被破壞而不能滿足要求。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。因此對輸入電源的上限和下限要有所限制。當(dāng)電壓過壓、欠壓時，IR2130通過它自身的保護(hù)模塊不驅(qū)動IGBT開關(guān)管以實現(xiàn)對電路的保護(hù)作用。過流保護(hù)與過欠壓保護(hù)電路略有不同，IGBT在短時間內(nèi)有很強(qiáng)的過流能力，只有在IGBT出現(xiàn)長時間過流時，才要求保護(hù)電路動作，但是還是因為IR2130的保護(hù)功能才實現(xiàn)的。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)電路來實現(xiàn)，這樣就會使電路更復(fù)雜。 其他輔助電路TMS320LF2407提供了兩個時鐘引腳XTAL1/CLKIN和XTAL2。其中XTAL1 /CLKIN 是PLL振蕩器輸入引腳，XTAL2是晶振、PLL振蕩器輸出引腳。 芯片內(nèi)部提供的片內(nèi)振蕩器，當(dāng)多個DSP要以同步時鐘工作時，只能采用該方式。，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。圖中所畫的晶體振蕩器為頂視圖，2腳接GND，1腳懸空，3腳就是所需要的時鐘。這種方法簡單方便，系統(tǒng)設(shè)計一般采用這種方法。 采用外部振蕩器的時鐘電路。在設(shè)計復(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。當(dāng)系統(tǒng)剛接通電源時，復(fù)位電路應(yīng)處于低電平以使系統(tǒng)從一個初始狀態(tài)開始工作，這段低電平時間應(yīng)該大于系統(tǒng)的晶體振蕩器起振時間，以便避開振蕩器起振時的非線性特性對整個系統(tǒng)的影響。通常，晶振需要100～200ms的穩(wěn)定時間，則上電復(fù)位時間應(yīng)該大于等于200ms。工作中復(fù)位則要求復(fù)位的低電平至少保持6個時鐘周期，以使芯片的初始化能夠正確的完成。 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。，能夠及其方便地提供硬件系統(tǒng)的在線仿真和測試。JATG目標(biāo)器件通過專用的仿真端口支持仿真。此端口由仿真器直接訪問，并提供仿真功能，為了與仿真器通信，用戶必須有14引腳的管座。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。為了保證功率主電路安全可靠工作，控制器必須能夠在檢測到短路或過電壓等現(xiàn)象出現(xiàn)時立即發(fā)出指令切斷電路。TMS320LF2407A芯片提供的引腳PDPINTA就是具備這樣的保護(hù)功能。它在芯片內(nèi)部集成了保護(hù)電路，當(dāng)逆變器出現(xiàn)過壓或過流時，通過將該引腳電平拉低，產(chǎn)生不可屏蔽中斷，立即將所有PWM輸出口切斷，從而切斷電路，達(dá)到保護(hù)器件的目的。 SCI接口電路為了接收單片機(jī)輸入的電壓、頻率等參數(shù)以及實際輸出電壓、電流和頻率在LCD上顯示，必須加入通訊電路。TMS320LF2407內(nèi)部包含了串行通信接口SCI模塊。SCI模塊支持CPU與其它使用標(biāo)準(zhǔn)格式的異步外設(shè)之間的數(shù)字通信。SCI模塊的SCI接收器和發(fā)生器是雙緩沖的，每一個都有它自己單獨(dú)的使能和中斷標(biāo)志。兩者都可以獨(dú)立工作，或者在全雙工的方式下同時工作。SCI模塊有兩個外部引腳SCIRXD、SCITXD分別用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。模塊內(nèi)部有一個發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和一個接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用于存放需要發(fā)送的數(shù)據(jù)和接收到的數(shù)據(jù)，通過一個移位寄存器將外部引腳上的數(shù)據(jù)移位存放到緩沖區(qū)中。另外還有一個波特率發(fā)生器和SCI控制寄存器用于控制串行通訊的方式。 電磁兼容設(shè)計由于高頻下PWM所產(chǎn)生的電磁干擾非常的嚴(yán)重，檢測和控制電路容易受到干擾而產(chǎn)生誤判斷和誤動作，而以DSP為核心的數(shù)字電路容易受到主功率電路的電磁干擾。這種干擾主要表現(xiàn)在地線上的共模干擾，他容易導(dǎo)致程序的跑飛和復(fù)位。因此，在數(shù)字控制電源中需要很好的解決抗干擾的問題，才能保證電源的高可靠性。模擬電路和數(shù)字電路的抗干擾能力是不同的。模擬電路中的信號為一定值的電壓或電流量，電路由于傳導(dǎo)或輻射干擾模擬信號總會疊加一些噪聲信號，引起信號發(fā)生畸變。而數(shù)字電路的信號表示為高低電平的組合，高低電平都有一定的閥值，并且有一定回差，數(shù)字電平受到干擾而使其代表的數(shù)字邏輯發(fā)生翻轉(zhuǎn)所需的干擾要超過其閥值電壓。疊加的噪聲不是很大時，基本上不會引起信號的畸變。所以說數(shù)字電路的抗干擾能力比模擬電路強(qiáng)，但是數(shù)字電路一旦受到強(qiáng)干擾，后果是致命的。我們設(shè)計的數(shù)字控制的逆變電源是在DSP芯片內(nèi)部通過對信號進(jìn)行數(shù)字處理而實現(xiàn)的，不易受到干擾。因此具有更高的可靠性和抗干擾能力。該逆變電源的閉環(huán)控制系統(tǒng)是數(shù)字的，但是采樣電路是模擬的，容易受到干擾，導(dǎo)致對主電路的采樣出現(xiàn)誤差。該機(jī)存在的大干擾，可能會導(dǎo)致DSP復(fù)位。在電路的設(shè)計過程中為了盡量減小干擾對該逆變電源的影響，我們進(jìn)行分析后，采取了如下措施：(1)整個控制器的印刷電路板鋪上屏蔽地，以減少共模干擾。(2)采樣電路與控制器的距離盡可能短，減少信號傳送產(chǎn)生的干擾，同時在DSP芯片的A/D轉(zhuǎn)換引腳加一個很小的濾波電容，消去傳送過程產(chǎn)生的干擾。(3)2407A的數(shù)字地和模擬地是完全分開的，設(shè)計中使用一路單獨(dú)的+，這樣A/D轉(zhuǎn)換就避開數(shù)字信號的干擾，保證了精度。(4)數(shù)字地與模擬地的連接為單點(diǎn)連接，避免數(shù)字電路地線上的突變電流給模擬地帶來干擾。給DSP芯片的PDPINT引腳加500pF的小電容，避免輻射及傳導(dǎo)干擾導(dǎo)致的DSP芯片誤動作。(5)主電路的接線盡可能短，盡可能將幾根線絞起來，減少環(huán)路面積，這都能起到減少線路漏感的作用。(6)在主電路的功率開關(guān)管和二極管兩端加阻容吸收，一方面減少功率和二極管的應(yīng)力，另一方面減小開關(guān)過程中的dv/dt，di/dt，從而減少主電路對控制電路的干擾。(7)對于電源回路而言，尖峰電流將在電源內(nèi)阻上產(chǎn)生壓降，在公共傳輸線阻抗上產(chǎn)生壓降，使供電電壓跳動，形成干擾源，嚴(yán)重時會造成低頻振蕩。解決的辦法是對每個元件采用去耦電容供電，在公共電源端并聯(lián)大容量電解電容，～，以進(jìn)一步減少電源的交聯(lián)公共阻抗，同時也可抵消因電解電容的卷工藝而產(chǎn)生的電感效應(yīng)，在門電路的電源端與地線端配置去耦電容，一方面提供和吸收該集成電路工作瞬間的充放電能量，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。(8)系統(tǒng)軟件設(shè)計中設(shè)置軟件陷阱和軟復(fù)位指令。在程序存貯器FLASH的非程序存貯空間填充NMI或TRAP指令，當(dāng)程序跑飛至非程序區(qū)時，強(qiáng)迫指令轉(zhuǎn)移到中斷向量地址處，在中斷服務(wù)程序中可以使DSP自動復(fù)位，重新開始運(yùn)行。對于程序中沒有用到的中斷，在其中斷入口設(shè)置假中斷，即一旦發(fā)生了不該發(fā)生的中斷，程序?qū)⑻良僦袛喑绦?，在假中斷放一條跳轉(zhuǎn)指令，程序跳轉(zhuǎn)到相當(dāng)于復(fù)位的地方繼續(xù)執(zhí)行。系統(tǒng)軟件設(shè)計中設(shè)置看門狗?！翱撮T狗”是根據(jù)程序在運(yùn)行指定時間間隔內(nèi)未進(jìn)行相應(yīng)的操作，即未按時復(fù)位看門狗定時器，來判斷程序運(yùn)行出錯的。DSP芯片本身有一個監(jiān)視定時器，它被啟動后，每個狀態(tài)周期加1，并且需要經(jīng)常有指令對它清零，若沒有對它清零，它計數(shù)滿后溢出將使系統(tǒng)復(fù)位，重新初始化。這樣WATCHDOG就提供了一種使系統(tǒng)瞬時故障中自動恢復(fù)的能力。運(yùn)用“看門狗”原理，只需在軟件設(shè)計中定時清除監(jiān)視定時器內(nèi)容即可。結(jié)束語采用數(shù)字信號處理器(DSP)技術(shù)的數(shù)字控制，可以充分發(fā)揮數(shù)字控制硬件電路簡單、抗干擾性強(qiáng)，易于實現(xiàn)先進(jìn)的控制策略和系統(tǒng)監(jiān)控與在線升級。本文主要完成了以下內(nèi)容：(1)概述了逆變器的研究現(xiàn)狀，及發(fā)展趨勢。介紹了幾種逆變器的數(shù)字控制策略，并比較了幾種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)。(2)較為詳細(xì)的介紹了PWM調(diào)制技術(shù)的原理，重點(diǎn)研究了SPWM的相關(guān)內(nèi)容。比較了幾種PWM波的生成方法，指出了他們各自的異同點(diǎn)。(3)建立了單相橋式逆變器的連續(xù)狀態(tài)空間模型，給出了相應(yīng)的頻域模型。進(jìn)行了主電路的參數(shù)設(shè)計，以及開關(guān)器件IGBT的參數(shù)計算。(4)利用matlab中的simulink軟件建立了逆變器的仿真模型，對逆變器系統(tǒng)進(jìn)行仿。得到了相應(yīng)的仿真波形，并對仿真結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)分析。(5)最后進(jìn)行的是硬件電路的設(shè)計。首先是DSP芯片的選擇，本文采用的是TI公司的TMS320 LF2407ADSP芯片。接著完成了信號采集及調(diào)理電路、IGBT驅(qū)動電路、保護(hù)電路的設(shè)計。最后簡要介紹了其它輔助模塊的相關(guān)內(nèi)容。由于時間和精力的限制，本文所涉及的內(nèi)容僅僅是逆變電源數(shù)字控制技術(shù)的一個局部。有些控制方案僅僅作了淺顯的研究。另外對于硬件電路的設(shè)計也有很多不完善的地方，僅僅是對部分電路進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，而對DSP芯片的其他接口電路僅是簡單提及。實際上完整的逆變器設(shè)計還包括控制算法的研究、以及程序軟件的設(shè)計。致 謝通過這幾個月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計已接近尾聲。作為一個應(yīng)屆畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按時完成了這次畢業(yè)設(shè)計。在畢業(yè)論文設(shè)計過程中，我遇到了許許多多的困難，也學(xué)到了許多寶貴的經(jīng)驗。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師趙陽老師給我悉心的幫助和對我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)。畢業(yè)論文是較為復(fù)雜煩瑣的工作，但是趙陽老師仍然細(xì)心地糾正其中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平以外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，我才得以解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的種種問題。同時感謝我院、系領(lǐng)導(dǎo)對我們的教導(dǎo)和關(guān)注；感謝大學(xué)四年傳授我們專業(yè)知識的所有老師，謝謝你們嘔心瀝血的教導(dǎo)。還有謝謝我周圍的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂。如果沒有他們的幫助，此次畢業(yè)論文的完成將變得困難。他們在我設(shè)計中給了我許多寶貴的意見和建議。同時也要感謝自己遇到困難的時候沒有氣餒，取而代之的是找到了相應(yīng)的方法來解決問題。畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，通過設(shè)計，我深刻領(lǐng)會到基礎(chǔ)的重要性，畢業(yè)設(shè)計不僅僅能幫助自己檢驗大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果，更多的是畢業(yè)設(shè)計可以幫助我們更加清楚的認(rèn)識自我，磨練自我的意志與耐性，這會為學(xué)生日后的工作和生活帶來很大的幫助。參考文獻(xiàn)[1]陳堅. 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