【正文】 wer 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(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ....................................... 1 逆變器的現(xiàn)狀 ............................................ 1 逆變器的發(fā)展趨勢 ........................................ 2 第 2章 逆變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及控制策略 .................................. 4 現(xiàn)代逆變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) ......................................... 4 SPWM 控制技術(shù)及其原理 ........................................ 4 逆變系統(tǒng)的原理 .......................................... 4 SPWM 控制基礎(chǔ) ........................................... 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(diào)制比較 ................................. 13 使用 DSP 實現(xiàn) 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(chǎn)生原理分析 ...................... 18 第 3章 基于 DSP 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與研究 ............................... 21 三相逆變電源主電路結(jié)構(gòu)的比較分析 ............................ 21 基于 DSP 系統(tǒng)的逆變電源硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 .......................... 21 硬件結(jié)構(gòu)圖 ............................................. 21 整流、濾波電路的設(shè)計 ................................... 22 輸出濾波電路的設(shè)計 ..................................... 23 智能功率模塊 IPM 的設(shè)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(shè)計 .......................................... 27 DSP 芯片的特點與選取 ................................... 27 以 TMS320LF2407A 為核心的控制電路設(shè)計 ................... 27 電源電路的設(shè)計 ......................................... 29 硬件系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 .......................................... 30 第 4章 逆變電源的軟件設(shè)計 ......................................... 31 DSP 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................ 31 系統(tǒng)主程序設(shè)計 ......................................... 31 初始化模塊 ............................................. 32 利用查表法生產(chǎn) SPWM 波 .................................. 32 故障中斷處理程序的設(shè)計 ................................. 33 初始化程序設(shè)計 .............................................. 34 軟件系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 .......................................... 34 結(jié) 論 .............................................................. 36 參考文獻 ........................................................... 37 致 謝 .............................................................. 38 1 第 1 章 緒論 逆變電源技術(shù)出現(xiàn)于 20世紀(jì) 60年代，是電力電子技術(shù)中的一個重要組成部分，綜合了現(xiàn)代電力電子開關(guān)器件應(yīng)用、功率變換、模擬數(shù)字電子技術(shù)、 PWM技術(shù)以及控制技術(shù)等多門學(xué)科的實用技術(shù)。這兩部分的結(jié)合使得該電源結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良。 通過分析 SPWM波形產(chǎn)生規(guī)律和特點，選擇了以不對稱規(guī)則采樣法為基礎(chǔ)實現(xiàn)的單極性 SPWM控制，并且具體介紹了 DSP實現(xiàn) SPWM。 本文主要 分析了變頻電源技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和存在的難點，指出論文的研究內(nèi)容和意義。本文采用美國德州儀器公司 (TI)新近推出的一種 TMS320LF2407A 數(shù)字信號處理器，作為逆變電源中的核心控制部分進行研究。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，逆變技術(shù)目前已朝著全數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(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(jīng)趨于成熟，但是其控制方法實現(xiàn)起來還是有所困難。逆變電源廣泛應(yīng)用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領(lǐng)域。I 基于 DSP的逆變電源設(shè)計 摘 要 逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)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(shù)是一門綜合性的產(chǎn)業(yè)技術(shù)，它橫跨電力、電子、微處理器及自動控制等多學(xué)科領(lǐng)域，是目前電力電子產(chǎn)業(yè)和科研的熱點之一。 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。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(xiàn)實意義。而作為專用的 DSP 的出現(xiàn)，更是為研究和設(shè)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(shù)平臺。以實現(xiàn)所研制的逆變裝置能輸出標(biāo)準(zhǔn)的正弦交流電。 詳細 討論了逆變器的 SPWM調(diào)制法工作原理，介紹了數(shù)字實現(xiàn)時對稱規(guī)則采樣法和不對稱規(guī)則采樣法的特點。文中設(shè)計出了整個逆變電源的硬件結(jié)構(gòu)，其主要核心部分是 IPM和 DSP控制部分。并且針對 DSP控制系統(tǒng)的各個部分進行了軟件設(shè)計，給出了相應(yīng)的軟件流程圖。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，逆變電源越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)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 。高性能的逆變電源必須滿足：高輸入功率因數(shù)，低輸出阻抗；快速的暫態(tài)響應(yīng)，穩(wěn)態(tài)精度高；穩(wěn)定性高，效率高，可靠性高；完善的網(wǎng)絡(luò)功能；智能化；低的電磁干擾。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(dǎo)致硬件成本偏高，系統(tǒng)可靠性下降； (2)由于人工調(diào)試器件的存在，導(dǎo)致生產(chǎn)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(dǎo)致逆變電源輸出性 能下降，甚至導(dǎo)致輸出失敗； (4)產(chǎn)品升級換代困難，每一個新型逆變電源都要求重新設(shè)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(xiàn)故障，要想恢復(fù)正常，技術(shù)人員必須親赴現(xiàn)場。 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為信息社會的主流。 DSP能夠?qū)崟r地讀取逆變電源的輸出，并實時地計算出 PWM輸出值，使得一些先進的控制策略應(yīng)用于逆變電源的控制成為可能。 逆變器的現(xiàn)狀 電源系統(tǒng)是現(xiàn)代電子設(shè)備不可或缺的重要組成部分。主要表現(xiàn)出以下幾種趨勢：高頻化；模塊化；數(shù)字化；綠色化。由于 DSP使得芯片功能得到大大的加強，它特點在于采用并行體系的哈佛結(jié)構(gòu)，增強了數(shù)據(jù)吞吐能力；流水線減少了指令執(zhí)行時間；專用硬件乘法器；特殊 DSP指令；快速的指令執(zhí)行周期，最快的已經(jīng)達到 20ns以下，為通常微處理器芯片數(shù)據(jù)處理速度的十倍以上。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，通過接口進行調(diào)試即可，而且可以通過查詢歷史記錄來進行修復(fù)； (6)系統(tǒng)一致性好，成本低，生產(chǎn)制造方便； (7)易于組成并聯(lián)運行系統(tǒng)。由于正三角波或鋸齒波的上下寬度是線性變化的波形，因此它與調(diào)制波相交時，就可以得到一組幅值相等，而寬度正比于調(diào)制波函數(shù)值的矩形脈沖序列來等效調(diào)制波。因為當(dāng)調(diào)制波為正弦波時，輸出矩形脈沖序列的脈沖寬度按正弦函數(shù)規(guī)律變化，因此，這種調(diào)制技術(shù)通常又稱為正弦脈3 寬調(diào)制 (SPWM)技術(shù)。尤其是最近幾年，微處理器用于實現(xiàn) PWM控制技術(shù)后，使得現(xiàn)代控制理論的控制方法能夠應(yīng)用