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pro。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。如果沒有他們的幫助，此次畢業(yè)論文的完成將變得困難。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)。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心地糾正其中的錯誤。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。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。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行了較為詳細的研究，而對DSP芯片的其他接口電路僅是簡單提及。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。接著完成了信號采集及調(diào)理電路、IGBT驅(qū)動電路、保護電路的設(shè)計。(5)最后進行的是硬件電路的設(shè)計。(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)進行仿。(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。(2)較為詳細的介紹了PWM調(diào)制技術(shù)的原理，重點研究了SPWM的相關(guān)內(nèi)容。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。運用“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。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。系統(tǒng)軟件設(shè)計中設(shè)置看門狗。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，重新開始運行。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。(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。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。(3)2407A的數(shù)字地和模擬地是完全分開的，設(shè)計中使用一路單獨的+，這樣A/D轉(zhuǎn)換就避開數(shù)字信號的干擾，保證了精度。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。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。我們設(shè)計的數(shù)字控制的逆變電源是在DSP芯片內(nèi)部通過對信號進行數(shù)字處理而實現(xiàn)的，不易受到干擾。疊加的噪聲不是很大時，基本上不會引起信號的畸變。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。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。 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。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。兩者都可以獨立工作，或者在全雙工的方式下同時工作。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接口電路為了接收單片機輸入的電壓、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。TMS320LF2407A芯片提供的引腳PDPINTA就是具備這樣的保護功能。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。JATG目標(biāo)器件通過專用的仿真端口支持仿真。 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。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。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。這種方法簡單方便，系統(tǒng)設(shè)計一般采用這種方法。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。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。如果沒有使用象IR2130這樣有過壓、欠壓、過流等保護措施的芯片，電路要正常安全的運行就必須另外搭建保護電路來實現(xiàn)，這樣就會使電路更復(fù)雜。當(dāng)電壓過壓、欠壓時，IR2130通過它自身的保護模塊不驅(qū)動IGBT開關(guān)管以實現(xiàn)對電路的保護作用。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。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)要求短路保護速度應(yīng)盡可能快, 用軟件判斷顯然不如直接用硬件進行控制。 逆變電源在剛啟動的瞬間, 機內(nèi)各控制線路并未進入穩(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40%至50%。其具有以下特點：(1)可直接驅(qū)動高達600V電壓的高壓系統(tǒng)，輸出端具有dV/dt抑制功能；(2)最大正向峰值驅(qū)動電流為250mA，反向峰值驅(qū)動電流為500mA；(3)具有電流放大和過電流保護功能，同時關(guān)斷六路輸出；(4)自動產(chǎn)生成上、下側(cè)驅(qū)動所必需的死區(qū)時間（）；(5)具有欠壓鎖定功能并能及時關(guān)斷六路輸出； IR2130驅(qū)動電路圖 保護模塊設(shè)計 IGBT關(guān)斷或開通時, 因為回路分布電感和變壓器漏感的作用, 在開關(guān)管兩端會產(chǎn)生電壓尖峰, 若不采取措施, 有時這個電壓尖峰疊加原來的電源電壓會超過管子的安全工作區(qū)而使其遭到破壞。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，因而在電機控制、伺服驅(qū)動、UPS電源等方面得到廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)使用較多的有富士公司生產(chǎn)的EXB系列，三菱公司生產(chǎn)的M579系列，MOTOROLA公司生產(chǎn)的MC33153等驅(qū)動電路，美國IR公司的IR2100系列。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)盡可能簡單實用, 最好自身帶有對IGBT的保護功能, 并有極強的抗干擾能力。在設(shè)計門極驅(qū)動電路時應(yīng)特別注意開通特性, 負(fù)載短路能力和誤觸發(fā)等問題。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。第四部分為進入A/，以確保輸入到DSP 片內(nèi)A/，防止信號異常導(dǎo)致DSP芯片損壞。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，～+～+。系統(tǒng)輸出電壓的采樣電路由四部分組成。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 。設(shè)計時, 傳感器采用高性能霍爾元件, 霍爾電流傳感器模塊有優(yōu)越的電性能, 能隔離主電路和控制電路的電檢測元件, 它綜合了互感器和分流器的所有優(yōu)點, 同時又克服了互感器和分流器的不足互感器只適應(yīng)的工頻測量,分流器無法進行隔離測量, 并具有精度高、頻帶寬、線性好、響應(yīng)速度快、過載能力強和不損失測量電路能量等優(yōu)點, 所以它能滿足控制系統(tǒng)對檢測的實時性、精確性要求?？梢娫撃K能完全滿足正弦逆變控制算法的檢測要求。 采樣與信號調(diào)理電路為了實現(xiàn)所設(shè)計的數(shù)字控制算法, 必須對輸出電壓進行采樣, 為了保護系統(tǒng),避免短路、過載等損壞器件, 必須采樣輸出電流。他支持?jǐn)帱c的設(shè)置和程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、的訪問, 程序的單步運行和跟蹤, 以及程序的分支和外部中斷的計數(shù)等。 在線調(diào)試和仿真通過JTAG標(biāo)準(zhǔn)測試接口及相應(yīng)的控制器, 從而不但能夠控制和觀察系統(tǒng)中處理器的運行, 測試每一塊芯片, 還可以用這個接口來下載程序?？梢? TMS320LF2407A具有實現(xiàn)所設(shè)計的數(shù)字控制算法所需的結(jié)構(gòu)特點。這里先簡要介紹一下2407A的事件管理器模塊與PWM波形產(chǎn)生有關(guān)的部分。(6)串行通信接口和控制器局域網(wǎng)(CAN)模塊。(4)看門狗定時器模塊、電源管理低功耗模式和基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器。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。(2)令片內(nèi)高達32K字的FLASH程序存儲器， 544字的雙口RAM和2K字的單口RAM。由于主控模塊的核心任務(wù)是數(shù)字控制算法的執(zhí)行, 因此必須保證其運算速度足夠快, TI公司的TMS320LF2407A是專門為實時信號處理而設(shè)計的, 它將實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。目前，TEXAS INSTRUMENTS、MOTOROLA、ADI等公司相繼推出了適用于逆變電源控制的芯片，且功能也越來越強大，更勝任于要求越來越高的工程控制中。，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。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。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。采用輸出電壓反饋控制，可以使通過調(diào)節(jié)使輸出電