三相正弦波变频电源的设计

重庆文理学院

成人高等教育

毕业论文论文题目：三相正弦波变频电源的设计

论文作者：余廷江

指导教师：柯能伟

专业班级：07电本

学号：3114450078

提交论文日期：2009年09月15日论文答辩日期：2009年10月26日

中国 重庆

2009 年9 月

学院毕业设计目录

目录

摘要...................................................................................................... III Abstract ............................................................................................... IV

1 引言 (1)

1.1 选题的提出 (1)

1．2变频技术的介绍 (1)

1.3研究意义 (1)

1.4设计的对象 (3)

2 系统总体设计方案 (3)

3 系统主要功能的实现 (4)

3.1系统主要功能的实现 (4)

3.2 PWM 信号的产生方式 (5)

3.3 SPWM 调制方式的选择 (6)

3.4FPGA控制模块 (7)

4 理论分析与参数计算 (7)

4.1 SPWM 逆变电源的谐波分析 (7)

4.2 载波频率的选择 (7)

4.3 FPGA 内单相平均功率计算算法 (8)

5. 应用程序设计部分 (9)

5.1 VHDL硬件描述语言简介 (9)

5.2 正弦波顶层设计程序 (9)

6结论 (10)

6.1取得的成绩 (10)

6.2存在的不足和今后的努力方向 (10)

参考文献 (1)

电子信息科学与技术本科专业毕业设计

致谢 (2)

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三相正弦波变频电源的设计

电子信息科学与技术 07电本余廷江指导教师柯能伟

摘要：本设计了一个交流—直流—交流变频电源系统。该系统利用集成逆变器件IM14400,并以 FPGA 为控制核心, 采用 SPWM变频控制技术, 实现了三相正弦波变频输出。其输出线电压有效值为 36 V, 最大输出电流有效值达 3 A。此外，系统还具有频率测量、电流和电压有效值测量及平均功率测量等功能。变频技术在电源中的应用，极大地减小了电源装置的体积，提高了效率，产生了巨大的经济效益，所谓变频就是利用电力电子器件(如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT)将5OHz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变频(又称交―交变频)，即把市电直接变成比它频率低的交流电，大量用在大功率的交流调速中;间接变频(又称交—直—交变频)，即先将市电整流成直流，再变换为要求频率的交流。它又分为谐振变频和方波变频。前者主要用于中频加热，方波变频又分为等幅、等宽和SPWM变频。常用的方法有正弦波(调制波)与三角波(载波)比较的SPWM法、磁场跟踪式SPWM法和等面积SPWM法等。逆变技术，是指整流技术的逆向变换方式。

关键词：逆变器; 变频电源; 脉宽调制 ; IM14400;FPGA

Design of three-phase sine wave variable-frequency 07Power of the：YU TINGJIANG

power supply：KE NENGWEI

余廷江：三相正弦波变频电源的设计

Major: Electronic Information Science and Technology

Supervisor:

Abstract：An AC- DC- AC variable- frequency power supply system based on IM14400 is designed in this paper, which uses FPGA as control core. The frequency converting controlling technology of sinusoidal pulse width modulation (SPWM) is applied to get the output of three- phase variable- frequency sine wave. The RMS voltage is 36V and the maximum RMS current is up to 3A. The system also includes the following functions, such as frequency meaurement RMS voltage and current measurement, and mean power measurement. Frequency of application of technology in the power supply, greatly reducing the power supply unit volume, improve efficiency, resulting in huge economic benefits, the so-called conversion is the use of power electronic devices (such as power transistors GTR, insulated gate bipolar transistor IGBT) 5OHz the city will be transformed into electricity requested by users or other AC power supply. It is divided into direct-conversion (also known as AC - AC converter), that is converted directly into electricity than its low frequency of the alternating current, a large number used in the high-power AC Drive Central; indirect conversion (also known as AC - Direct - AC Inverter ), which is first rectified into DC electricity, and then transformed into the frequency of communication required. It consists of resonant frequency and the square-wave inverter. The former is mainly used for medium frequency heating, square-wave frequency is divided into equal amplitude, width and the SPWM inverter. Commonly used methods are sine wave (modulated wave) and the triangular wave (carrier) to compare the SPWM method, the magnetic field Tracking SPWM law and the equal-area SPWM method. Inverter technology is the rectification of the reverse transformation method.

Keywords：Inverter；Variable frequency power supply；PWM；IM14400；FPGA

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1 引言

1.1 选题的提出

由于我国市电频率固定为 50 Hz, 因而对于一些要求频率大于或小于 50 Hz 的应用场合, 则必须设计一个能改变频率的变频电源系统。目前最常用的是三相正弦波变频电源。该电源系统主要由整流、逆变、控制回路 3 部分组成。其中,整流部分用以实现 AC/DC 的转换; 逆变部分用以实现 DC/AC的转换; 而控制回路用以调节电源系统输出信号的频率和幅值。

1.2 变频技术的介绍

变频技术是电力电子技术的主要组成部分，它主要用于需要交流电源的电压、频率可调(或恒压、恒频)的用电设备，如交流电机、中频电源及各种专用电源的中间环节等。这一技

术的产生和发展为交流调速开拓了广阔的天地。国外交流调速在电气传动行业已占绝对优势，虽然国内直流调速还在大量使用，但近年来凡新建的电气传动系统均采用交流调速，其发展

势头是迅速的。变频技术在供电电源方面的应用主要是:

（1)将过去用发电机、变压器产生交流电的地方用变频电源取代;

（2）将计算机、电焊机、电子装置等用直流电源的地方改为以变频技术为核心的开关电源。在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本文针对正弦波输出变压变频电源SPWM调制方式及

数字化控制策略进行了研究，以TMS320F240数字信号处理器为主控芯片，以期得到一种较

理想的调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。

变频技术在电源中的应用，极大地减小了电源装置的体积，提高了效率，产生了巨大的

经济效益，所谓变频就是利用电力电子器件(如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT)

将5OHz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变频(又称交―交变频)，即把市电直接变成比它频率低的交流电，大量用在大功率的交流调速中;间接变频(又称交—直—交变频)，即先将市电整流成直流，再变换为要求频率的交流。它又分为谐振变频和方波变频。前者主要用于中频加热，方波变频又分为等幅、等宽和SPWM变频。

常用的方法有正弦波(调制波)与三角波(载波)比较的SPWM法、磁场跟踪式SPWM法和等

面积SPWM法等。逆变技术，是指整流技术的逆向变换方式。其作用是通过电力电子器件(例

如SCR, GTR, IGBT和功率MOSFET模块等)的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能，因此是一种电能变换技术。它的主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源等设备的研

余廷江：三相正弦波变频电源的设计

制与应用。逆变器的负载多半是感性负载。为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应当能反馈回电源。逆变器的原理早在1931年就在文献中提到过。1948年，美国西屋(Westinghouse)电气公司采用汞弧整流器制成了3000Hz的感应加热用逆变器。

近年来，随着新型的电力电子元件的不断产生与发展，新的控制技术的出现，逆变技术也得到了飞速发展。1964年，由A. Schonung和H. Stemmler提出的把通信系统调制技术应用到逆变技术中的正弦波脉宽调制技术(Sinusoida-PWM，简称SPWM)，由于当时开关器件的速度慢而未得到推广)。直到1975年才由Bristol大学的S. R. Bowes等把SPWM技术正式应用到逆变技术中，使得逆变器的性能大大提高，并得到广泛的应用和发展，也使正弦波逆变技术达到了一个新高度。此后，各种不同的PWM技木相继出现，在实际应用中，很多部件内部都有自己的积分器，比如电机本身就是非常理想的低通滤波器，PWM信号的一个很重要的用途就是数字电机控制。在电机控制系统中，PWM信号控制功率开关器件的导通和关闭，功率器件为电机的绕组提供期望的电流和能量。相电流的频率和能量可以控制电机的转速和转矩，这样提供给电机的控制电流和电压都是调制信号，而且这个调制信号的频率比PWM载波频率要低。采用PWM控制方式可以为电机绕组提供良好的谐波电压和电流，避免因为环境变化产生的电磁扰动，并且能够显著提高系统的功率因数。未能够给电机提供具有足够驱动能力的正弦波控制信号，可以采用PWM输出信号经过NPN或PNP功率开关管实现。

例如注入三次谐波的PWM,空间向量调制(SVW)、随机PWM、电流滞环PWM等，成为高速器件逆变器的主导控制方式。至此，正弦波逆变技术的发展已经基本完善。常用逆变主电路的基本形式有两种分类方法:按照相数分类，可以分为单相和三相;按照直流侧波形和交流侧波形分类，可以分为电压型逆变器和电流型逆变器，逆变电路的应用非常广泛，其中用途最广的为恒压恒频电源和变压变频电源。

（1）恒压恒频电源

这是一种在负载或交直流电源在一定范围内波动时，能保持输出为恒定电压和恒定频率的交流正弦波的稳压和稳频电源装置，简称CVCF电源。这类电源的典型代表是不间断电源（UPS)。在计算机系统中使用UPS可以避免由于电源电压波动、频率漂移、瞬时干扰和电压突然中断等现象造成的损失。UPS的电压稳定性、频率稳定性、波形失真度和不间断性等都优于公共电网，所以它的应用十分广泛。（CVCF电源还包括航空机载电源和机车辅助电源等）

（2）调压调频电源

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这是一种可获得所需要的电压、电流和频率的交流变压变频装置，简称VVVF变频电源。变频电源广泛用于交流电机的调速系统中。交流电机调速系统在许多领域内代替了传统的直流电机调速系统，这是电力电子技术领域的一个重大突破。随着电力电子技术的不断发展和新型电力半导体器件的产生，逆变电路的应用范围日益扩大。在电力拖动系统、电气传动、各种功率的焊机电源以及有源电力滤波器等方面广泛应用。

1.3研究意义

随着工业自动化和电力电子技术的高速发展，传统的体积大、笨重、效率低的变频电源已不能满足需求，现代变频电源以其低损耗、高效率、电路简洁和最佳的性能指标等显著受到青睐，并广泛应用与电气传动、计算机、电子设备、仪器仪表、通信设备和家用电器中。采用三相正弦波变频电源技术将使其损耗低，效率高，电路简洁。

1.4设计的对象

本设计了一个交流—直流—交流变频电源系统。该系统利用集成逆变器件 IM14400,并以FPGA 为控制核心, 采用 SPWM变频控制技术, 实现了三相正弦波变频输出。其输出线电压有效值为 36 V, 最大输出电流有效值达 3 A。此外，系统还具有频率测量、电流和电压有效值测量及平均功率测量等功能。

2 系统总体设计方案

将市电通过隔离变压器输入到交流变频电源系统, 隔离变压器的输出经过整流桥后, 产生全波整流信号。全波整流信号滤波生成与输入交流电对应的直流电, 从而实现AC/DC转换。该系统全波整流桥采用集成整流桥KBL406, 三相逆变器模块IM14400 在FPGA 产生的三相SPWM 脉冲控制下产生三相交流电。逆变器输出的交流电频率等于SPWM脉冲基波频率, 通过控制FPGA 的DDS 模块的正弦波频率来调制正弦波频率。SPWM脉冲基波频率等于调制波频率, 系统采用这种方法实现变频。图1-1 给出了系统总体框图。

SPWM的概念在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小，反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，这样的电压脉冲系列可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，称为正弦波脉宽调制。SPWM脉冲系列中，各脉冲的宽度以及相互间的间隔宽度是由正弦波(基准波或调制波)和等腰三角波(载波)的交点来决的。

余廷江：三相正弦波变频电源的设计

图 2.1系统总体框图

3 系统主要功能的实现

3.1系统主要功能的实现

为减小系统的体积，提高性能。此模块的电路设计采用芯片IPM IM14400，在相应三相SPWM控制下，输出三相交流信号。Cyntec公司IPM系列芯片为三相电机驱动芯片，芯片内包含三相桥式IGBT功率管及相关控制、驱动电路，控制比较简单，适合用于本系统。电路如图4-3所示。

在芯片的P、N端施加整流输出的支流电压，SPWM控制信号经过光耦隔离、三极管驱动后施加在图4-3的SPWM端，则在UVW端得到满足要求幅度的SPWM信号，该信号经过滤波滤除高频分量，即可得到所要求的正弦波信号。

芯片的+15V工作电源独立供给。独立电源采用DC-DC转换器SR5D15/50实现。转换器的+5V供电从FPGA引脚引出。该转换器的输出是隔离。

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图3.1三相桥式逆变电路

3.2 PWM 信号的产生方式

按照 SPWM 控制基本原理, 在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断。如果采用自然采样法,会增加硬件的复杂度, 但因该系统是以 FPGA 为控制核心,可方便地实现。把正弦波波形表存入存储器中, 同时利用加法器和减法器生成三角形载波, 再通过数字比较器产生所需要的波形。该方案具有可靠性高,可重复编程, 响应快, 精度高等特点, 其原理如图 3.2 所示。

图3.2 PWM信号的产生原理图

余廷江：三相正弦波变频电源的设计

三角波产生电路,如图3.3所示为通用三角波产生电路，该电路中，运算放大器A1，A2是正负峰值检波积分器，C1为保持电容。该电路能适应很宽的测试范围，具有很好的线性和振幅稳定性。振荡频率取决于积分时间常数R3，C2，若VA=8V，这时的振荡频率为1KHZ。电容C1与C2的比值取20：1。。运算放大采用741。

图3.3三角波产生电路

3.3 SPWM 调制方式的选择

载波比恒定的调制方式称为同步调制。同步调制时PWM脉冲在一个周期内的个数是恒定的, 脉冲的相位也是固定的, 将调制比设定为 3 的整数倍时, 可以使输出波形严格对称, 从而有效降低信号的谐波分量。但是,当逆变电路的输出频率比较低时, 同步调制载波的频率也很低, 过低时不易滤除调制带来的谐波, 当逆变电路的输出频率很高时, 同步调制载波频率也过高, 这将使开关器件的开关损耗增大。载波信号和调制信号频率不保持同步的调制方式称为异步调制。异步调制时保持载波时钟频率不变, 当调制正弦波的频率发生变化时, 载波比跟随变化, 在调制波的一个周期内 PWM 脉冲的个数不固定, 相位也不固定。正负半周期脉冲不对称, 半周期内前后周期的脉冲不对称, 造成信号的谐波分量较丰富, 给后级滤波电路造成困难。

该系统的逆变器输出频率在20～100 Hz, 输出信号的频率较低。设计采用IM14400 作为逆变电路, IM14400 的PWM输入频率范围为5 kHz～0.3 MHz, 可以选择很高的载波比。在异步调制方式下, 当载波比很大时, 正负半周期脉冲不对称和半周期内前后周期的脉冲不对称造成的谐波分量都很小, PWM 脉冲接近正弦波。此设计的调制方式选择异步调制方式, 载

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波频率固定为29.2 kHz。

3.4FPGA控制模块

采用FPGA作为系统的总控制模块,其中的波形发生器控制电路通过外来控制信号和高速时钟信号，向波形数据ROM发出地址信号，输出波形的频率由发出的地址信号的速度决定；当以固定频率扫描输出地址时，模拟输出波形是固定频率。同时，还控制数码管动态显示频率和幅度预置值。

4 理论分析与参数计算

4.1 SPWM 逆变电源的谐波分析

在调制度α一定, 在三相共用一个载波信号的情况下, 对输出线电压进行

频谱分析, 由此可发现, 输出线电压的谐波角频率为:ω=nωc±kωr (1)式中: 当 n 为奇数时, k=3(2m- 1)±1, m=1,2……;当 n 为偶数时, k= 6m+1 6m-1, k=6m+1,m=0,1,2… ;k=6m- 1,m=1,2…。

由式(1)可知, 输出线电压频谱中没有载波频率ωc 的整数倍次谐波分量, 谐波中幅值较高的谐波分量是ωc±ωr 和2ωc±ωr。

从上述分析可知,SPWM 波形中所含的谐波主要是角频率为ωc、2ωc 及其附近的谐波。由于采用了异步调制方式, 故最小载波比k=ωc/ωr=168, 所以PWM波形中所含主要谐波分量的频率比基波分量的频率高很多, 谐波分量易被滤出。

4.2 载波频率的选择

由 SPWM逆变电源的谐波分量分析可知,SPWM 电压源逆变器输出线电压谐波分量分布在

ωc 周围, 提高 SPWM的载波频率 fc 将使逆变器输出线电压的主要谐波分量分布在较高的

频段, 从而使逆变器的输出电压失真度很低。但是提高 fc, 会使逆变器中功率开关管的开关频率提高, 这将大大增加逆变器的开关损耗。此外, fc 提高还受到硬件的限制。通常情况下IM14400 的关断延迟 Toff=0.9 μs, 开启延迟时间Ton=0.73 μs, 由于其关断延迟大于开

启延迟, 易造成同一相上下两个桥臂同时导通。实际电路中由于硬件的时延, SPWM采样时刻的误差, 以及为了防止同一相上下两个桥臂同时导通而设置了死区。IM14400 的最小死区时间 tdead 设为 3 μs。SPWM脉冲的每一个开关脉冲之前都要加一个至少 3 μs 的死区时间tdead, 当 IM14400 的开关周期 Tg≥ 3 μs, Tg 和载波周期 Tc 相等, 所以 fc≤0.33 MHz。IM14400 要求输入的最低PWM脉冲频率 5 kHz, 所以 5 kHz≤fc≤0.33 MHz 。死区和

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开关时延是限制 fc 提高的最主要因素。fc 越大, Tg 越短, tdead/Tg就越大, 逆变器的输出电压谐波分布也越复杂。

综上因素考虑, 系统设计中选定fc=29.2 kHz, 它在20～100 Hz 的频率范围内, 其载波比292

4.3 FPGA 内单相平均功率计算算法

平均功率公式[5]为:

将其离散化处理后得:

设计中, 一个周期内电压和电流都采样256 个点, 则

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5. 应用程序设计部分

5.1 VHDL硬件描述语言简介

采用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Descriptipon Language）超高速集成电路硬件描述语言设计复杂数字电路的方法具有很多优点，VHDL语言的设计技术齐全、方法灵活、支持广泛。

VHDL语言的系统硬件描述能力很强，具有多层次描述系统硬件功能的能力，可以从系统级到门级电路，而且高层次的行为描述可以与低层次的RTL描述混合使用。VHDL在描述数字系统时，可以使用前后一致的语义和语法跨越多层次，并且使用跨越多个级别的混合描述模拟该系统。因此，可以对高层次行为描述的子系统及低层次详细实现子系统所组成的系统进行模拟。

5.2 正弦波顶层设计程序

LIBRARY IEEE; --正弦信号发生器源文件

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY SINGT IS

PORT(CLK:IN STD_LOGIC; --信号源时钟

DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); --8位波形数据输出 END;

ARCHITECTURE DACC OF SINGT IS

COMPONENT data_rom --调用波形数据存储器LPM_ROM文件:data_rom.vhd声明PORT(address:IN STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0); --6位地址信号

inclock:IN STD_LOGIC; --地址锁存时钟

q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

SIGNAL Q1: STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);--设定内部节点作为地址计数器

BEGIN

PROCESS(CLK)--LPM_ROM地址发生器进程

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BEGIN

IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN

Q1<=Q1+1; --Q1作为地址发生器计数器

END IF;

END PROCESS;

u1:data_rom PORT MAP(address=>Q1,q=>DOUT,inclock=>CLK);--例化

END ;

6结论

6.1取得的成绩

本系统初步达到了基本要求，整个系统运行稳定，甚至能在三相电流都达到3安得情况下长时间工作。各项保护均能够精确动作，测试效果比较理想。系统还扩展了频率步进、手动紧急断电等功能，并将频率分辨度做到了0.01Hz但是测试失真度为4.8﹪—5﹪。

6.2存在的不足和今后的努力方向

输入电压为198—242伏，负载的电流有效值应为0.5—3安，输出电压有效值应保持在36伏，误差绝对值应小于1﹪.然而受隔离变压器提供的最大电压限制，大负载情况下超出了反馈所能调节的最大范围，输出电压出现了跌落，如果时间允许，可以通过采用更适合的滤波电感、电容，并且使用更精细的逐点控制算法，相信能使系统的带负载能力和波形都得到一定程度的改善。

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参考文献

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致谢语

本文的研究工作是在我的导师柯能伟的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。导师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。

在此，向所有关心和帮助过我的导师、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率 和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SP WM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均

提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变 换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有电路简单、可靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正 弦波。 （4）控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生SPWM控制信号，去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。捕获单元完成对输出信号的测频。

D题-单相正弦波变频电源

2016年TI 杯大学生电子设计竞赛 参赛注意事项 （1）7月25日8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参 赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。 （2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 （3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效 证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制3 人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不 得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）7月28日20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 D 题：单相正弦波变频电源 【本科组】 1.任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。变压器输入电压U 1=220V ，变频电源输出交流电压U O 为36V ，额定负载电流I O 为2A ，负载为电阻性负载。 AC-DC DC-AC U 1 变压器U O I O U 2 图1 单相正弦波变频电源原理框图 2.要求 （1）输出频率范围为20Hz~100Hz ，U O =36±0.1V 的单相正弦波交流电；（15分） （2）输出频率f O =50±0.5Hz ，电流I O =2±0.1A 时，使输出电压U O =36±0.1V ；（10分） （3）负载电流I O 在0.2～2A 范围变化时，负载调整率S I ≤0.5%；（15分） （4）负载电流I O =2A ，U 1在198V ～242V 范围变化时，电压调整率S U ≤0.5%；（15分） （5）具有过流保护，动作电流I O(th)=2.5±0.1A ，保护时自动切断输入交流电源；（10分） （6）I O =2A ，U O =36V 时，输出正弦波电压的THD≤2%； （15分） （7）I O =2A ，U O =36V 时，变频电源的效率达到90%；（15分） （8）其他；（5分） （9）设计报告。（20分）

三相正弦波变频电源课程设计

三相正弦波变频电源设计 1设计任务分析 设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出频率范围为20-100Hz，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）。三相正弦波变频电源原理方框图如图1-1所示。 图1-1 三相正弦波变频电源原理框图 2 三相正弦波变频电源系统设计方案选择 2.1 整流滤波电路方案选择 方案一：三相半波整流电路。该整流电路在控制角小于30°时，输出电压和输出电流波形是连续的，每个晶闸管按相序依次被触发导通，同时关断前面已经导通的晶闸管，每个晶闸管导通120°；当控制角大于30°时，输出电压，电流的波形是断续的。 方案二：三相桥式整流电路。该整流电路是由一组共阴极电路和一组共阳极电路串联组成的。三相桥式的整流电压为三相半波的两倍。 三相桥式整流电路在任何时候都有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的。他们同时导通，形成导电回路。 比较以上两种方案，方案二整流输出电压高，纹波电压较小且不存在断续现象，同时因电源变压器在正，负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了充分的

利用，效率高，因此选用方案二。滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C的方式。 2.2 逆变电路方案选择 根据题目要求，选用三相桥式逆变电路 方案一：采用电流型三相桥式逆变电路。在电流型逆变电路中，直流输入是交流整流后，由大电感滤波后形成的电流源。此电流源的交流内阻抗近似于无穷大，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电流是幅值等于输入电流的方波电流。 方案二：采用电压型三相桥式逆变电路。在电压型逆变电路中，直流电源是交流整流后，由大电容滤波后形成的电压源。此电压源的交流内阻抗近似于零，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电压幅值等于输入电压的方波电压。 比较以上两种方案，电流型逆变器适合单机传动，加，减速频繁运行或需要经常反向的场合。电压型逆变器适合于向多机供电，不可逆传动或稳速系统以及对快速性要求不高的场合。根据题目要求，选择方案二。 2.3 SPWM（正弦脉宽调制）波产生方案选择 在给设计中，变频的核心技术是SPWM波的生成。 方案一：采用SPWM集成电路。因SPWM集成电路可输出三相彼此相位严格互差120°的调制脉冲，随意可作为三相变频电源的控制电路。这样的设计避免了应用分立元件构成SPWM波形发生器离散性，调试困难，稳定性较差。 方案二：采用AD9851DDS集成芯片。AD9851芯片由告诉DDS电路，数据输入寄存器，频率相位数据寄存器，告诉D/A转换器和比较器组成。由该芯片生成正弦波和锯齿波，利用比较器进行比较，可生成SPWM波。 方案三：利用FPGA通过编程直接生成SPWM波。利用其中分频器来改变脉冲信号的占空比和频率，主要是可通过外部按钮发出计数脉冲来改变分频预置数，实现外部动作来控制FPGA的输出信号。

单相正弦波变频电源设计

摘要 随着现代工业和科技的发展，电源在工作、生活等方面的作用越来越重要但许多用户的用电设备并非直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。把直流电能转变成交流电能供给负载的DC-AC逆变器，特别是正弦波逆变器，其种类繁多，应用领域广泛，优越性明显。因此，高性能的逆变器成为目前电力电子领域的研究热点之一。 正弦脉宽调制(SPWM)逆变器作为逆变器的一种，可输出谐波含量小的正弦波形。正弦波逆变电源已广泛用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源、计算机电源，UPS 不间断电源、医疗和照明电源、雷达高压电源、音响和视频电源等。随着数字化控制技术的发展，SPWM脉冲波的生成和逆变器的全数字化控制渐趋方便，并可使逆变器的输出波形的稳态精度、暂稳态响应、可靠性等得到进一步提高。 论文设计的单相正弦波逆变电源属于交流电源(AC-DC-AC逆变)。该电源系统的设计包括主电路和控制电路。论文首先介绍了逆变电源的发展现状；阐述了逆变系统的工作原理；对PWM技术和IGBT进行了简单介绍；分析了正弦脉宽调制的原理及其几种主要的调制方式；还研究了逆变电源主电路的参数，包括整流滤波电路，IGBT的选择，输出滤波参数的确定；最后介绍了系统的软件设计实现的具体过程，并给出了系统主程序流程图和中断流程图，程序清单。 关键词：逆变电源；正弦脉宽调制；IGBT

Abstract With the development of modern industry, science and technology, power supply becomes more and more important in work and life. But many users' devices can't work with AC directly provided by public electricity, which should be converted by power electronics technique to the forms needed. DC-AC inverters, especially sinusoidal inverters, which convert alternating current to direct current, are various, widely used and excellent. Therefore, High performance inverters have been one of points of power electronics. As one of inverters, Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) inverters can achieve low total harmonic distortion (THD) output wave. Sinusoidal Pulse Width Modulation(SPWM) inverters have been applied in the following aspects widely. They are DC power supply, AC power supply, industry power supply, computer power supply, UPS power supply, power supply of medical treatment and lighting, high voltage power supply of radar, power supply of sound and video frequency and so on. With the development of digital control techniques, the production of SPWM and digital control of inverters become convenient, which makes the output wave's steady-state precision, transient and steady-state response, reliability improved. Single-phase Sinusoidal Pulse Width Modulation Inverter Power Supply in this thesis belongs to AC power supply (AC-DC-AC convert). The power supply system includes the main circuit design and control circuits. The thesis presents the current situation and development trends of the inverters, discusses the inverter system's working principle and mathematic model; gives an outline of PWM technology and IGBT device; analyses the principles of the sine width modulate and major modulate methods; describes the major parameters of the system to identify, including the rectifier filter circuit, IGBT choice, the output filter parameters of. Finally, it introduces specific achieved process of software design in the last chapter, providing the system flow chart of main program and interrupt program, and program list. Key words: Inverter; SPWM;IGBT

电力电子课程设计--三相变频电源的设计

电力电子课程设计学院：电气与动力工程学院专业：电气工程及其自动化班级： 姓名： 学号： 指导老师： 目录

第一章：课程设计的目的及要求 (1) 1.1课程设计的目的 (1) 1.2课程设计的要求 (1) 1.3课程设计报告基本格式 (3) 第二章：三相变频电源介绍 (3) 第三章MATLAB软件的介绍 (4) 第四章：整流电路的设计 (5) 4.1 整流电路工作原理 (5) 4.2电容滤波的不可控整流 (6) 4.3 整流模块的计算及选型 (10) 第五章：逆变电路的设计 (13) 5.1 逆变电路的工作原理及波形 (13) 5.2 二极管和IGBT参数选择 (16) 第六章：SPWM逆变电路 (18) 第七章：驱动电路 (22) 第八章：MATLAB软件仿真 (22) 第九章：附录及参考文献 (25) 第十章：课程设计的心得体会 (26) 第一章：课程设计的目的及要求

1、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1）培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。 4）培养运用工具的能力和方法。 5）提高课程设计报告撰写水平。 2、课程设计的要求 题目：三相变频电源的设计 注意事项： 1）根据规定题目进行电力电子装置设计 2）通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计内容。 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据

三相正弦波变频电源的设计

重庆文理学院 成人高等教育 毕业论文论文题目：三相正弦波变频电源的设计 论文作者：余廷江 指导教师：柯能伟 专业班级：07电本 学号：3114450078 提交论文日期：2009年09月15日论文答辩日期：2009年10月26日 中国 重庆 2009 年9 月

学院毕业设计目录 目录 摘要...................................................................................................... III Abstract ............................................................................................... IV 1 引言 (1) 1.1 选题的提出 (1) 1．2变频技术的介绍 (1) 1.3研究意义 (1) 1.4设计的对象 (3) 2 系统总体设计方案 (3) 3 系统主要功能的实现 (4) 3.1系统主要功能的实现 (4) 3.2 PWM 信号的产生方式 (5) 3.3 SPWM 调制方式的选择 (6) 3.4FPGA控制模块 (7) 4 理论分析与参数计算 (7) 4.1 SPWM 逆变电源的谐波分析 (7) 4.2 载波频率的选择 (7) 4.3 FPGA 内单相平均功率计算算法 (8) 5. 应用程序设计部分 (9) 5.1 VHDL硬件描述语言简介 (9) 5.2 正弦波顶层设计程序 (9) 6结论 (10) 6.1取得的成绩 (10) 6.2存在的不足和今后的努力方向 (10) 参考文献 (1)

三相变频电源

三相正弦波变频电源报告 摘要：本系统基于面积等效原理和奈奎斯特定理，采用AC-DC变换的方法，实现了市电到直流电压的转换；采用SPWM逆变器实现本地DC-AC的转换，采用DDS 产生频率可变的SPWM脉冲，实现了本地交流电源的变频；采用MAX197采样、反馈，实现了对本地交流电源有效值的控制以及缺相和过流保护。 关键字：变频电源；三相正弦波；逆变；正弦脉宽调制 Abstract:

三相正弦波变频电源报告 一.方案的选择与论证 1.题目要求及相关指标分析 本题目要求制作以三相正弦波变频电源，输出线电压有效值36V ，输出频率20-100HZ ，各相电压的有效值小于0.5V ，输出负载电流0.5A-3A 时，输出线电压有效值保持在36V ，误差小于5%。基于上述要求本设计采用AC-DC-AC 变换的方法，采用SPWM 控制逆变器实现变频。由于逆变器的开关以及感性、容性负载等对逆变器输出交流信号的延迟较严重，为了及时稳定变频电源的幅度，本设计采用多片A/D 同时采样输出交流信号。 2.方案的比较与选择 1) 正弦波脉宽调制实现方案的选择 (1) 自然采样法 图1 自然采样法 按照SPWM 控制的基本原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称为自然采样法，采用硬件实现时的方框图如图1所示。 图1中三角波发生器负责产生符合要求的SPWM 载波信号（三角波），正弦波发生器产生用户需要频率的正弦波信号，电压比较器在三角波和正弦波的自然交点的时刻实现翻转，控制功率开关器件的通断。 自然采样法生成的SPWM 波形很接近正弦波，若采用软件实现自然采样时需要解超越方程，需要花费大量的时间，难以实现实时控制；若采用硬件实现，为了控制逆变器功率器件的死区，需要很复杂的硬件来延时。 (2) 规则采样法 如图 2 所示取三角波两个正峰值之间的时间间隔为一个采样周期c T ，在三角波的负峰值时刻D t 对正弦信号波采样而得到D 点，过D 点作一水平直线和三角波分别交于A 、B 两点，在A 点时刻和B 点时刻控制功率开关器件的通断。可见A 、B 两点间的时间间隔就是脉冲宽度，则规则采样法得到的脉冲宽度为 ()1sin 2 c r d T a t δω=+ a 为调制度，即为三角波和正弦波的峰值之比，且 01a ≤<。r ω表示正弦信号的角频率。

380V,50HZ转变成415V,60HZ三相变频电源

380V,50HZ转变成415V，60HZ三相变频电源 指导老师：欧阳华斯电源 答辩人：400-830-5877 变频电源工作原理图 380V,50HZ转变成415，60HZ三相变频电源 三进三出变频电源（OYHS-98300系列）

型号（OYHS）98310983159832098330983459836098375983100983150输出容量（KVA） 10152030456075100150电路方式IGBT/PWM脉宽调制方式 交流输入 相数三相 波形SINEWAWE 电压380V±15% 频率波动范围50HZ or60HZ±15% 功率因数﹥0.9 交流输出 相数三相 波形SINE WAVE 电压415V,0-520连续可调 频率60HZ，50HZ，40-499.9HZ连续可调 频率稳定率≤0.01% 低档最大电流（A） 27.841.755.683.8125166.7208.3276416高档最大电流（A） 13.920.827.841.762.583.3104.2138208整机性能 电源稳压率﹤1% 负载稳压率﹤1% 波形失真度﹤1% 效率﹥90% 反应时间≤2ms

波峰因子3：1 保护装置具有过压，过流，超载，输入欠压，过高温，短路等多重 保护 显示 显示介面数位式LED显示 电压4位数，数位电压表，解析度0.1V 电流4位数，数位电流表，解析度0.1A 功率4位数，数位瓦特表 频率4位数，数位频率表 环境及其它 冷却装置高速变频风扇冷却，强制冷风 工作温度-10℃to50℃ 相对湿度0～90%（非凝结状态） 海拔高度≤1500m 重量（KG） 2002603204505506607509001350 尺寸 (H*D*W） mm 870*650*50 01100*750*55 1120*750*55 1310*800*60 1430*1100*80 1850*1200*85 注：1以上尺寸不含脚输高度 2可根据顾客要求规格特别定制

课程设计----基于MATLAN的三相正弦波变频电源的仿真设计

毕业设计(论文) 题目三相正弦波变频电源仿真设计专业电气工程及其自动化 二〇〇九年六月二十日

目录 第一章变频器概述 1.1.变频电源的原理 (3) 1.2.变频电源的特点及应用 (3) 1.3.MATLAB简介及仿真技术 (4) 1.4.MATLAB仿真技术在电力电子中的应用 (6) 1.5.本论文完成内容 (8) 第二章变频器硬件设计 2.1整流单元及供电电源 (9) 2.2逆变输出装置及其驱动电路 (10) 2.3滤波输出及过压过流缺相检测与保护 (14) 2.4变频电源的控制 (17) 第三章变频器软件设计 3.1控制模块设计 (21) 第四章变频器的MATLAB仿真 4.1MATLAB在电力电子中的应用 (25) 1电力系统工具箱 (25) 2 MATLAB在变频器中应用及仿真框图 (27) 第五章结语 (34)

摘要:本文采用MATLAB对变频电源进行系统分析。基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证。硬件部分采用IT公司的低功耗单片机MSP430F149作为主控器件，IR2130驱动3相功率管。控制方式采用传统的SPWM，用SPWM专用集成芯片SM2001产生SPWM信号以控制IR2130的通断。系统采用PI反馈控制使硬件系统具良好的稳压功能。另外本文在硬件设计中对变频电源的过流，过压，缺相等保护功能进行了阐述。

第一章变频器概述 由于我国市电频率固定为50 Hz，因而对于一些要求频率大于或小于50 Hz的应用场合，则必须设计一个能改变频率的变频电源系统。目前最常用的是三相正弦波变频电源。该电源系统主要由整流、逆变、控制回路3部分组成。其中，整流部分用以实现AC／DC的转换；逆变部分用以实现DC／AC的转换；而控制回路用以调节电源系统输出信号的频率和幅值。 1-1 变频电源的原理 经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源，它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。变频电源主要有二大种类：线性放大型和PWM开关型HY系列程控变频电源，以微处理器为核心，以多脉宽调制(MPWM)方式制作,用主动元件IGBT模块设计，采用数字分频、D/A转换、瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术, 使单机容量可达100kV A, 以隔离变压器输出来增加整机稳定性, 具有负载适应性强、输出波形品质好、操作简便、体积小、重量轻等特点，具有短路、过流、过载、过热等保护功能，以保证电源可靠运行。 现在使用的变频电源主要采用交一直一交方式,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源.变频电源的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成.整流部分为单相或三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率.变频电源的主电路大体上可分为两类，分别为电压型和电流型。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波器件是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波器件是电感。 1-2 变频电源的特点及应用 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。 交流变频电源调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60% -

单相正弦波变频电源

摘要 该变频电源以ST公司的STM32F103VET6芯片为主控芯片，利用内部PWM模块生成SPWM信号，驱动全桥逆变电路，将直流电压转化为交流电压，其幅值和频率由STM32芯片内部程序控制调节。另外本系统外接彩屏及键盘，可手动设定电源输出电压的有效值及频率，并实时显示输出电压、电流、功率和交流电压的效率。同时该系统具有过流保护功能，可以在输出大于2A电流的情况下切断交流输入，大大增加了系统的安全性和稳定性。 Abstract The variable frequency power to S T’s STM32F103VET6 chip for the master core internal modulation SPWM signal generation to drive full-bridge inverter circuit, the DC voltage into AC voltage, amplitude and frequency of its internal procedures by the STM32 chip control and regulation. External color screen and keyboard of the system, manually set the power output RMS voltage and frequency, and real-time display output voltage, current, power and efficiency of AC voltage. While the system has over-current protection, high current output can be cut case of AC input, improve system security and stability. 1、方案论证与选择 1.1、系统整体方案设计 整个系统以STM32F103VET6芯片为主控芯片，输出两路互补的SPWM信号，通过驱动电路驱动全桥逆变器，得到电压有效值和频率可控的交流电压。输出端通过采样电路对电压极电流进行采样,构成闭环控制。然后通过PID算法调节SPWM信号控制输出电压值大小，实现稳压。 考虑到STM32芯片的性能，SPWM输出采用开环控制。 输入部分由触摸屏实现，手动输入设定值。显示部分采用彩屏输出交流电的有效电压值、电流值、频率及效率。 过流保护通过接入继电器实现，当电流大于2A的时候控制继电器切断交流电输入。 1.2、方案选择 1.2.1功率开关管选择 本设计要求能够输出电压有效值为20V，最大电流2A的交流电，采用MOSFET无疑是开关器件的最佳选择。IRF520的最大漏源极电压为100v，导通电流为———，符合设计要求。 1.2.2 MOS管驱动电路设计

1000HZ电源、1200HZ电源、1350HZ变频电源、1500HZ电源、2000HZ电源、单相变频电源、三相变频电源

济南能华电源设备有限公司专业研发、制造、销售变频电源、60HZ电源、400HZ中频电源、1000HZ电源、1200HZ电源、1350HZ变频电源、1500HZ电源、2000HZ电源、单相变频电源、三相变频电源、逆变电源、模块电源、开关电源等系列电源，欢迎广大客户来电订购400HZ地面静态电源将50Hz市电逆变为400Hz、115/200V三相交流电源，用于飞机和机载设备供电，是军用和民用机场、飞机维修基地、飞机制造厂及研究所必需的地勤保障设备。根据用户的要求可生产0.5kVA-180kVA静变电源。电压幅值的调节采用空间矢量脉宽调制先进技术(SPWM），使静变电源在输出负载和输入电源改变时仍具有极小的谐波含量，保持很好的动态能。 航空中频静变电源是我们自主研发、设计和制造的，具有当代世界先进水平的机电产品。它对外输出额定频率400Hz、额定电压115/200V的三相交流中频电源，既可用作具有交流供电系统的各种民用和军用飞机的地面支持电源，又可用作飞机制造厂、维修厂、试飞站、研究所的实验电源。可广泛用于机库、机坪、登机桥、电子车间、实验室等有交流市电供应的使用地点，具有波形品质好、体积小、重量轻、噪音低、无污染、运行费用低等优点。可根据用户要求提供固定式、桥挂式和拖车式机组。 性能特点： 提供世界各国标准电压仿真，测试各类电器产品。 提供稳定纯正弦波，以便实验室作各种测试。

具有40~70Hz/50Hz/60Hz/400Hz四档频率选择。 输出电压范围0~150V/0~300V二档选择。 四窗口五功能数字式电表，测量显示Hz,V,A,W,PF。 输出波形失真度低，稳定可靠性高。 400HZ地面静态电源将50Hz市电逆变为400Hz、115/200V三相交流电源，用于飞机和机载设备供电，是军用和民用机场、飞机维修基地、飞机制造厂及研究所必需的地勤保障设备。根据用户的要求可生产0.5kVA-180kVA静变电源。电压幅值的调节采用空间矢量脉宽调制先进技术(SPWM），使静变电源在输出负载和输入电源改变时仍具有极小的谐波含量，保持很好的动态能。 航空中频静变电源是我们自主研发、设计和制造的，具有当代世界先进水平的机电产品。它对外输出额定频率400Hz、额定电压115/200V的三相交流中频电源，既可用作具有交流供电系统的各种民用和军用飞机的地面支持电源，又可用作飞机制造厂、维修厂、试飞站、研究所的实验电源。可广泛用于机库、机坪、登机桥、电子车间、实验室等有交流市电供应的使用地点，具有波形品质好、体积小、重量轻、噪音低、无污染、运行费用低等优点。可根据用户要求提供固定式、桥挂式和拖车式机组。 性能特点： 提供世界各国标准电压仿真，测试各类电器产品。 提供稳定纯正弦波，以便实验室作各种测试。 具有40~70Hz/50Hz/60Hz/400Hz四档频率选择。 输出电压范围0~150V/0~300V二档选择。 四窗口五功能数字式电表，测量显示Hz,V,A,W,PF。 输出波形失真度低，稳定可靠性高。

采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计

采用DSP TMS320F28335的三相SPW M变频电源的设计 作者：佚名来源：世界电子元器件发布时间：2009-4-27 12:12:32 [收藏] [评论] 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速 度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有 电路简单、可靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。

单相正弦波变频电源自动化毕业设计(论文)

单相正弦波变频电源 摘要：本设计是通过模拟和数字的方法来产生SPWM信号。采用89C51单片机产生正弦波基波，采用NE555芯片产生高度线性等腰三角波载波。基波和载波通过高速电压比较器LM311比较产生与之对应的SPWM驱动信号。SPWM驱动信号经整形电路、死区电路、驱动功放隔离电路完成对全桥场效应管的开通和关断,从而完成将直流电压逆变成所需频率的正弦交流电。而调压电路采用前级DC-DC独立调压来实现，实现直流稳压。改变单片机正弦波输出频率来实现逆变输出SPWM 交流调频的功能。采用芯片AD637对输出电压、电流进行真有效值变换，经A/DTLC549变换后送单片机处理，实时对逆变输出进行监控，保证输出电压的稳定性。输出电压波形为正弦波，输出频率可变，能够测量和显示电源输出电压、电流、具有过流保护、过压保护电路、空载报警电路等。同时基于UC3845多路隔离反击式开关电源为系统供电。 在研究和设计的基础上制作了样机，完成了大部分的调试工作，达到了预期的目的。 关键词：升压；场效应管；检测电路；逆变

Abstract:The SPWM signal is produced by the way of analog and digita in the design.The fundamental wave is produced by 89C51 chip,and the sine t riangle carrier wave is produced by NE555 chip.SPWM drive signal is generated by the high-speed voltage comparator LM311. The turn-on and turn-off of mosfet are controlled by SPWM drive signal from the shaping circuit, the dead zone circuit, the power am plifier circuit to bring out the required frequency of the sinusoidal alternating current in DC/AC convertion.The voltage regulating circuit uses DC-DC independent voltage regulating to realize, Change the frequence of the sine wave that is the output of the MCU will realize the function of inverse output SPWM AC frequency modulation .Use AD637 to complete voltage and current true effective value transform and then send the result to A/DTLC549. Through AD exchange the output will be send to the MCU to be processed,according to the result to monitor the inverse output and to ensure the stability of the output voltage. The waveform of the output voltage is sine-wave,its frequence can be changed.The voltage and current of the Power source can be e over-current and over-voltage protection circuit, an o-load alarm circuit and smeasured and the result can be displayed on the LCD.The power source include tho on. At the same time use multi-channel isolate Counter type switch power as system power supply. On the basis of research and design,a prototype of principle is produced.the most of debugging of the whole system is completed. Keyword:boost；mosfet；detection circuit；inverter

380V,50HZ转变成208V,240V,60HZ三相变频电源

380V,50HZ转变成208V,240V，60HZ三相变频电源 指导老师：欧阳华斯电源 答辩人：400-830-5877 变频电源工作原理图 380V,50HZ转变成208V,240V，60HZ三相变频电源 三进三出变频电源（OYHS-98300系列）

型号（OYHS）98310983159832098330983459836098375983100983150输出容量（KVA） 10152030456075100150电路方式IGBT/PWM脉宽调制方式 交流输入 相数三相 波形SINEWAWE 电压380V±15% 频率波动范围50HZ or60HZ±15% 功率因数﹥0.9 交流输出 相数三相 波形SINE WAVE 电压208V,240V,0-520连续可调 频率60HZ，50HZ，40-499.9HZ连续可调 频率稳定率≤0.01% 低档最大电流（A） 27.841.755.683.8125166.7208.3276416高档最大电流（A） 13.920.827.841.762.583.3104.2138208整机性能 电源稳压率﹤1% 负载稳压率﹤1% 波形失真度﹤1% 效率﹥90% 反应时间≤2ms

波峰因子3：1 保护装置具有过压，过流，超载，输入欠压，过高温，短路等多重 保护 显示 显示介面数位式LED显示 电压4位数，数位电压表，解析度0.1V 电流4位数，数位电流表，解析度0.1A 功率4位数，数位瓦特表 频率4位数，数位频率表 环境及其它 冷却装置高速变频风扇冷却，强制冷风 工作温度-10℃to50℃ 相对湿度0～90%（非凝结状态） 海拔高度≤1500m 重量（KG） 2002603204505506607509001350 尺寸 (H*D*W） mm 870*650*50 01100*750*55 1120*750*55 1310*800*60 1430*1100*80 1850*1200*85 注：1以上尺寸不含脚输高度 2可根据顾客要求规格特别定制

2016年TI杯大学生电子设计竞赛题D-单相正弦波变频电源V3

2016年TI 杯大学生电子设计竞赛 D 题：单相正弦波变频电源 1． 任务 设计并制作一个单相正弦波变频电源，其原理框图如图1所示。变压器输入电压U 1=220V ，变频电源输出交流电压U O 为36V ，额定负载电流I O 为2A ，负载为电阻性负载。 AC-DC DC-AC U 1 变压器U O I O U 2 图1 单相正弦波变频电源原理框图 2． 要求 （1） 输出频率范围为20Hz~100Hz ，U O =36±0.1V 的单相正弦波交流电。 （15分） （2） 输出频率f O =50±0.5Hz ，电流I O =2±0.1A 时，使输出电压U O =36±0.1V 。 （10分） （3） 负载电流I O 在0.2～2A 范围变化时，负载调整率S I ≤0.5%。 （15分） （4） 负载电流I O =2A ，U 1在198V ～242V 范围变化时，电压调整率S U ≤0.5%。 （15分） （5） 具有过流保护，动作电流I O(th)=2.5A （允许电流误差4%），保护时自动 切断输入交流电源。 （10分） （6） I O =2A ，U O =36V 时，输出正弦波电压的THD≤2%。 （15分） （7） I O =2A ，U O =36V 时，变频电源的效率达到90%。 （15分） （8） 其他。 （5分） （9） 设计报告 （20分） 项 目 主要内容 满分 方案论证 设计与论证，方案描述 3 理论分析与计算 电路结构设计，器件选择，仿真分析 5 电路与程序设计 电路图及有关设计文件 5 测试方案与测试结果 测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析 5 设计报告结构及规范性 摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性 2 总 分 20

送给电赛做电源的同学

主攻“电源类”赛题方向的同学注意了： 1. “电源类”赛题近届都有 在9届电子设计竞赛中，电源类赛题有7题：①简易数控直流电源（1994年A题）；②直流稳压电源（1997年A题）；③数控直流电流源（2005年F题）；④三相正弦波变频电源（2005年G题）；⑤开关稳压电源（2007年本科组E题）；⑥光伏并网发电模拟装置（2009年A题）；⑦电能搜集充电器（2009年E题） 比较历届赛题可以看到，“电源类”赛题从DC→AC，而且设计要求是越来越高。例如：2005年G题“三相正弦波变频电源”要求： （1）输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V； （2）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%； （3）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%； （4）变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%； （5）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。 2009年A题“光伏并网发电模拟装置”要求： （1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使 2011年5月17日11:32:51 上传下载附件(1.72 KB) ，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。 （3）DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω时）。