基于DSP和增量式PI电压环控制的逆变器研究 原创论文

基于DSP三环控制的逆变电源的设计针对逆变电源输出电压波形畸变并且在大功率负载下输出电压掉压严重的问题，提出了采用电压有效值外环、电容电压环和电感电流内环的三环控制策略，选用TI公司的DSP TMS320F2812芯片实现了三环的控制算法，并且给出了程序流程图以及逆变电源的详细设计过程。

在理论分析和仿真的基础上设计了一台采用单极性倍频SPWM调制的6 kVA /50H z/220 V 逆变器，并进行了实验。

实验结果显示，所采用的三环数字化控制方案能达到??逆变电源带大功率负载条件下较优的动态、稳态特性。

0前言以前，正弦波逆变器大多采用输出电压均值环来维持输出电压的恒定，而波形控制是开环的，这种控制方式不能保证输出电压的波形质量，特别是在非线性负载条件下输出电压波形畸变严重，失真很大; 在突加(减)负载时输出电压的动态性能难以满足用户的要求。

目前的逆变电源大多采用外环电压、内环电流的双闭环控制策略，电压瞬时值外环在很大程度上改善了波形的质量，电流内环加大了逆变器控制系统的带宽，使得逆变器动态响应加快，输出电压的谐波含量减小，非线性负载适应能力加强。

但是，当负载比较大时会出现输出电压掉压严重的现象。

为解决逆变电源在大功率负载下掉压严重的问题，本研究提出在双环控制的基础上外加一个电压有效值的三环控制策略，它的实质是随负载的增加而增大基准正弦信号，从而保证输出电压幅值稳定。

另外，由于对逆变电源的数字化控制是当今电源的发展方向，所以本研究通过选用T I公司的DSP TMS320F2812来实现对逆变器的数字化控制。

1 逆变系统单相全桥逆变器的主电路结构，如图1所示。

采用了单极性倍频SPWM 调制技术，可以在不增加开关损耗的情况下将谐波频率提高一倍，大大减小了输出滤波器的体积。

采用了瞬时电压环、瞬时电流环和电压有效值外环的三环控制策略，电感电流瞬时值反馈环是内环，电容电压瞬时值是外环，电容电压有效值反馈环是第三环，有效值反馈控制用来改变电压瞬时值反馈环的正弦波给定幅值，三环控制很好地解决了“随着负载的增加，输出电压幅值下降”的问题。

三相逆变器DSP控制技术的研究引言随着可再生能源的快速发展和广泛应用，逆变器作为可再生能源发电系统的核心设备，扮演着重要的角色。

而在逆变器控制技术的发展中，DSP控制技术得到了广泛应用。

本文将重点讨论三相逆变器DSP控制技术的研究及其应用。

一、三相逆变器的基本结构和工作原理三相逆变器由直流侧、逆变侧和控制部分组成。

直流侧主要包括整流器和滤波电容，用于将直流电源输出电压平整化；逆变侧则是通过控制电子开关器件（如IGBT）进行电流的开关控制，将直流电压转化为交流电压；控制部分主要是基于DSP芯片的控制系统，用于控制逆变器的工作状态，以实现逆变器的性能优化。

二、三相逆变器DSP控制技术的应用1.谐波抑制在三相逆变器的输出电压中，存在着许多谐波成分，这对于接入电网可能产生不利的影响。

因此，利用DSP控制技术，可以有效地对逆变器输出进行谐波抑制处理，提高电网的电质量。

2.电流控制电流控制是逆变器控制中的一个重要环节。

采用DSP控制技术，可以实现电流的精确控制，提高逆变器的响应速度和控制精度，使逆变器能够更好地适应不同的工作条件。

3.矢量控制在三相逆变器的运行过程中，需要将直流电压转化为交流电压，并根据负载要求进行动态调整。

通过DSP控制技术，可以实现矢量控制，将逆变器的输出电压和频率精确控制在负载要求的范围内，提高逆变器的输出电压和频率稳定性。

三、三相逆变器DSP控制技术的优势1.精确度高DSP控制技术可以实时采集和处理逆变器的输出数据，对逆变器的运行状态进行精确监测和控制，提高逆变器的控制精度。

2.稳定性好DSP控制技术可以实现逆变器的闭环控制，将逆变器的输出电压和频率控制在一定的范围内，提高逆变器的稳定性，提高系统的可靠性。

3.响应速度快DSP芯片具有运算速度快的特点，可以实现快速的控制计算和响应，降低逆变器控制的延迟时间，提高系统的响应速度和动态性能。

结论三相逆变器是可再生能源发电系统中不可或缺的设备，而DSP控制技术则是实现逆变器高性能控制的关键。

万方数据万方数据万方数据到。

采用定时中断。

在每个开关周期．程序从参考正弦表中获得相应数字量，并将它赋值给比较寄存器ＣＭＰＲｘ。

ＰＷＭ输出设置为高有效时，当计数值从零开始计数到周期值ＴｘＰＲ的过程中与ＣＭＰＲ】【匹配时．则输出高电平：当计数值从周期值ＴｘＰＲ开始计数到零的过程中与ＣＭＰＲｘ匹配时。

则输出低电平。

设置为低有效的另一组ＰＷＭ输出与高有效互补。

当到达一个正弦周期时，将查表的指针复位到正弦波的初始处循环读取【４】。

为了同一桥臂的上下开关管直通。

两路互补的ＰＷＭ信号还要通过死区时间寄存器来设置一定的死区时间。

４．２．３数字锁相在由独立切换到并网时，需要锁相使此时的输出电压与电网电压同幅同频同相．以减小电压冲击，同时由于系统在并网运行时为电流输出型，需使输出并网电流与电网电压同频同相，以实现最大有功输送，故需进行锁相。

该设计采用软件锁相实现并网切换前使输出电压与电网电压同步。

并网后输出使并网电流与电网电压严格同步１５１。

将电网电压信号经霍尔传感器比例缩小、滤波和电压抬升，整形成与其同步的符合ＤＳＰ输入的方波信号。

该信号送入ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ的ＣＡＰｌ引脚。

当捕捉到方波信号的上升沿时，记录下此刻定时器的值。

由相邻两次定时器值之差可算得电网电压周期。

用此周期值作为正弦调制波的周期．即可实现输出电压或并网电流与电网电压同频。

通过判断电网电压过零时正弦表指针的位置来判断二者的相位差．调整输出电压或并网电流参考正弦表的指针．可实现输出电压或并网电流与电网电压同相。

５仿真与实验用仿真软件Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对系统进行仿真。

仿真参数设定为：直流侧母线电压Ｕｄ＝３５０Ｖ，参考电流幅值Ｉ＝１０Ａ，滤波电感Ｌ＝５ｍＨ，开关频率疋＝１５ｋＨｚ，仿真算法采用Ｏｄｅ２３ｔ，误差为ｌｘｌ０巧。

负载为阻性负载。

在Ｏ．０８ｓ时由独立工作模式切换为并网工作模式，如图７ａ所示。

在０．２ｓ时由并网工作模式切换为独立工作模式．如图７ｂ所示。

基于DSP控制技术的逆变器谐波失真消除1 引言 随着数字处理系统应用的快速发展，许多设备，如报警系统，健康护理设备和安全照明设备等对高品质不间断电源的需求也就随之增加。

而且随着高频静态功率变换器的广泛使用，包括临界载荷在内的许多电力负载都成为了非线性的，并将产生谐波。

因此，必须应用附加谐波滤波技术来保证UPS逆变器有高品质的正弦输出电压。

 一台典型的在线式UPS系统框图如图1所示，它主要是由以下几部分组成：整流滤波电路、充电器、逆变器、输出变压器及滤波路、静态开关、充电电路、蓄电池组和控制监测、显示告警及保护电路。

其中最主要的部分就是由整流器提供存储能量的蓄电池组和把直流电压转换成正弦交流输出的逆变器。

由于与输出相连接的非线性负载的影响，使得UPS的输出电压产生谐波失真，难以达到设备对高品质正弦输出电压的要求。

 图1　典型在线式UPS的系统框图 UPS转换开关的控制对减小输出电压谐波含量来说是至关重要的。

而控制转换开关的难点在于滤波器的输出阻抗。

因而人们想提供一个近似于零阻抗的转换级，使它能在理论上产生接近于零失真的正弦输出电压，并且不受负载条件的影响。

虽然通过高频转换开关可以实现极低的输出滤波阻抗，然而在大功率应用中（如功率大于20kVA），由于转换频率被限定在1-2kHz，它便不能降低滤波器输出阻抗了。

因此，现代UPS系统通过一种采用了复杂的大规模无源元件的滤波方案使逆变器输出电压的谐波含量达到最小。

另外，许多PWM技术已经成功地应用于补偿滤波器的输出阻抗和降低输出电压的失真。

 本文介绍了UPS系统非线性负载的实时DSP控制，讨论了采用DSP控制的优点，并对DSP控制的UPS逆变器和谐波调节系统进行了分析，最后通过一个1KVA系统验证了该控制方案的正确性。

 2 逆变系统的分析及模拟控制 现代UPS系统使用PWM逆变器来产生单相或三相交。

整流器将单相或三相交流输入转化成直流输入，这不仅向逆变器提供了能量，而且使蓄电池组保持满载。

基于DSP闭环控制的单相逆变器的研究汪建平1黄秉錬2彭红海3（广西师范大学电子工程学院，广西，桂林，541004）摘要：基于DSP的闭环控制逆变器,采用TMS320F2812作为控制器。

通过对DSP编程产生的PWM和SPWM，以光耦隔离分别来驱动高频逆变桥和工频变换器，同时分析了逆变桥中开关损耗，通过改进算法，提高了转换效率。

关键词：逆变器；脉宽调制；闭环控制；开关效率中图分类号：TM464Research of Single-phase Inverter based on closed loop through DSP WANG Jianping1HUANG Binglian2 Penghonghai3（1. College of Electronic Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004,China;)Astract:Closed-loop for controling inverter that takes TMS320F2812 as controller, which is programmed to produce PWM and SPWM,which drive high-frequency bridge for inverter as well as Frequency transform,at the same time,analyssing Switching losses to inverter,improving Algorithm to increase inverters efficiency.Keywords：inverter；pulse width modulation；control by closed-loop; switching efficiency.1 引言随着不可再生能源的过度开发，能源危机已迫在眉睫，太阳能发电将成为生产、生活等领域的主要能源来源之一。

基于DSP的单相逆变器设计与控制技术研究基于DSP的单相逆变器设计与控制技术研究一、引言随着能源需求的不断增加和环境问题的加剧，可再生能源的利用越来越受到关注。

太阳能是一种广泛应用的可再生能源之一，而光伏发电则是利用太阳能转化为电能的一种方式。

在光伏发电系统中，逆变器起着将直流电转换为交流电的重要作用。

本文旨在研究基于数字信号处理器（DSP）的单相逆变器设计与控制技术，提高光伏发电系统的性能和效率。

二、单相逆变器的原理及结构单相逆变器是将直流电源转换为交流电源的设备，其原理是通过调控电力开关器件的开关时间和形状，实现输出交流电压的调节。

逆变器的结构主要包括输入整流器、中间电容、输出滤波电感和输出逆变器等部分。

其中，输出逆变器是关键组成部分，通过PWM技术实现对输出电压和频率的控制。

三、基于DSP的单相逆变器设计1. DSP的选择和配置选择合适的DSP芯片对单相逆变器的设计非常重要。

在选择过程中，需要考虑DSP的计算能力、接口类型以及编程环境等因素。

配置DSP时，可以利用DSP的PWM输出功能实现输出交流电的调节，还可以通过片外ADC获取输入直流电压和电流等信息。

2. 控制策略设计单相逆变器的控制策略主要包括电压控制和频率控制两个方面。

通过电压控制，逆变器能够稳定地输出设定电压，从而满足电网的要求。

频率控制用于确保逆变器的输出频率与电网的频率一致，以实现电网连接。

3. 电流控制设计电流控制是单相逆变器中的重要环节，影响逆变器的性能和稳定性。

通常采用电流环控制和电流内环控制的方式进行电流控制。

电流环控制是通过调节电压环的输出来控制逆变器的输出电流，而电流内环控制则是通过调节电流环的输出来控制逆变器的输出电压。

四、基于DSP的单相逆变器控制技术研究1. DSP软件程序设计利用编程环境提供的开发工具，编写逆变器控制的软件程序。

包括输入电压采样和处理、计算逆变器的PWM信号宽度和周期、输出电流控制和频率控制等功能。