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技术分享：基于DSP实现的一种新颖开关逆变电源
设计
1 引言
随着工业和科学技术的发展，用户对电能质量的要求越来越高。
包括市电
在内的所有原始电能可能满足不了用户的要求，必须经过处理后才能使用，
逆变技术在这种处理中起到了重要的作用。
传统的逆变技术多为模拟控制或
模拟与数字相结合的控制系统，其缺点为
1)控制电路的元器件比较多，体积庞大，结构复杂;
2)灵活性不够，硬件电路一旦设计完成，控制策略就不能改变;
3)调试比较麻烦，由于元器件特性的差异，致使电源一致性差，且模拟器
件的工作点漂移，会导致系统参数的漂移，从而给调试带来不便。
因此，传统的逆变器在许多场合已不适应新的要求。
随着高速、廉价的数字信号处理器(DSP——Digital Signal Processor)的问世，于是便出现了数字电源(DPS——Digital Power Supply)。
其优点有
1)数字化更容易实现数字芯片的处理和控制，避免模拟信号传递的畸变、
失真，减少杂散信号的干扰;
2)便于系统调试;
3)如果将网络通迅和电源软件调试技术相结合，可实现远程遥感、遥测、
遥调。
这些使得逆变电源数字化控制成为今后的发展趋势。
本文采用TI公司专门为电机及电力电子领域设计的TMS320LF2407型DSP作为控制器，介绍数字化周波逆变器的硬件设计和软件设计。
2 TMS320LF2407的结构特点。
基于DSP技术的逆变电源的设计随着电子设备的普及和多样化，逆变电源在现代生活中扮演着重要的角色。
逆变电源是将直流电转换为交流电的电子设备，广泛应用于电子通信、工业自动化、新能源以及家庭电器等领域。
然而，传统的逆变电源存在着输出波形不稳定、效率低下等问题，这就要求我们寻找新的技术手段来改进逆变电源的性能。
基于数字信号处理（DSP）技术的逆变电源设计应运而生。
DSP技术是一种通过数字信号处理器进行信号处理和算法实现的技术，具有高速、灵活、精确的特点。
在逆变电源设计中，DSP 技术可以实现对输入直流电的采样、控制和调节，从而保证输出交流电的稳定性和质量。
首先，基于DSP技术的逆变电源具备更高的输出波形质量。
传统逆变电源的输出波形可能存在谐波失真等问题，而通过DSP 技术的精确计算和控制，可以消除波形畸变，使得输出交流电的波形更加纯净、稳定。
这样的优势在电子通信和工业自动化领域尤为重要，可以有效提高设备的运行效率和稳定性。
其次，基于DSP技术的逆变电源具备更高的能量转换效率。
传统逆变电源在转换过程中可能存在能量损耗，而DSP技术的精确控制和计算可以最大限度地减少能量损失。
通过实时监测和调节输出波形，DSP技术能够优化功率调制和开关控制，提高逆变电源的能量转换效率，降低能源消耗。
此外，基于DSP技术的逆变电源还具备更高的响应速度和灵活性。
传统逆变电源的控制方式相对固定，不够灵活。
而DSP技术可以实时监测输入和输出信号，根据实际需求进行精确的控制和调节。
这种灵活性可以满足不同场景下电源对输出波形、频率和电压的需求，提高电源的适应性和可靠性。
综上所述，基于DSP技术的逆变电源设计在提高输出波形质量、能量转换效率和响应速度方面具备明显优势。
随着DSP技术的不断发展和成熟，逆变电源的性能将得到进一步提升，为各个领域的电子设备提供更加稳定、高效的电源支持。
在未来，我们有理由相信基于DSP技术的逆变电源将发挥更重要的作用，推动电力电子技术的进步和应用领域的拓展。
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。
基于DSP的逆变电源控制器的设计摘要本文讨论的逆变电源控制器采用数字信号处理器（dsp）对逆变电源系统进行全数字控制，通过改变pwm波形的脉冲宽度和调制周期可以达到调压和变频的目的，并融合了多元化的保护功能使逆变电源系统的驱动电路变得简单可靠。
关键词逆变；脉宽调制；svpwm；控制器中图分类号tm4 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）49-0184-02许多行业的用电设备不是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。
其幅值、频率稳定度及变化方式因用电设备的不同而不尽相同，例如通信电源、不间断电源、医用电源等都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。
电力系统中，将电网交流电通过整流技术变成直流电，然后通过逆变技术，将直流变成高频交流，再通过高频变压器降压，就达到缩小变压器体积和提高供电质量的目的了[1]。
工控行业中，应用广泛的交流伺服电机的驱动单元使用的是频率可调的三相交流电，而电网提供的交流电是不变的，为了得到幅值和频率可调的三相交流电，我们需要进行直交变换。
本文采用了ti公司生产的32位定点dsp控制器tms320f2812作为控制器主处理器，采用先进的svpwm空间矢量控制算法，并且融合了多元化的保护功能，通过电流采样实现了逆变电源的过流和短路保护，具有良好的实用性。
1 系统结构逆变器中的变流器由三组igbt组成，在其运行的过程中，igbt 的通断频率是很高的，这就需要驱动信号发生器有较高的运算速度，能够产生所需频率的驱动信号，而高性能控制器dsp可以满足这个要求。
ti公司生产的32位定点dsp控制器tms320f2812，其工作频率高达150mz，高性能的32位cpu，大大提高了控制系统的控制精度和芯片处理能力，是目前控制领域最先进的处理器之一，其pwm发生电路可以根据需要直接改变pwm输出频率，随时改变pwm 的脉宽，能够满足逆变器的控制要求。
基于DSP的逆变电源控制系统设计
1 前言
由于电力，通信、航空以及大型信息、数据中心等行业高端设备对供电电
源系统容量和质量的要求越来越高，其中“大容量”、“高可靠性”和“不间断”供电
的特征，集中体现了高端设备对其动力系统共同和基本要求。
本文探讨了基于DSP 的逆变电源并联控制系统。
文章的创新之处是实现多个逆变器模块的并联供电电源系统，以满足不同的负载功率及供电可靠性要求。
逆变电源并联控制技术的研究具有深远的社会影响和社会效益。
2 基于DSP 的逆变电源并联系统分析和设计
2.1 单逆变电源模块分析与硬件设计
在并联式分布电源系统中，首先必须尽量保证模块间的一致性：每个模块
良好的负载特性和稳定；为了满足这样的要求，逆变器主电路的结构不断变化更新，高频软开关技术也广泛地应用到DC/AC 逆变电源中。
高频脉冲直流环节逆变器是基于谐振直流环节逆变器的原理提出的一种新
的结构。
该逆变器既能够实现输入和输出之间的电气隔离，又能够实现逆变桥功率管的零电压开关。
图1 逆变器的主电路图
（1）逆变器主电路
逆变器主电路如图1 所示。
主电路由3 部分组成：交错并联正激变换电路、吸收电路和全桥逆变电路。
（2）保护电路以及输出滤波器的设计
本系统中，采用了滤波电感作为过流保护，如图1 所示，滤波电路由Lr1、Lr2 和Cr 组成。
在直直变换器和吸收电路之间串接滤波电感Lr1 和一个较小的。
基于DSP技术的三相逆变电源之逆变电路设计
在今天的文章中，我们将会就三相逆变电源方案中的逆变电路设计情况，进行详细介绍，下面就让我们一起来看看这种利用DSP技术芯片研发的逆变电源是如何完成逆变电路设计的吧。
逆变主电路硬件设计
在本方案中，我们所设计的这一基于DSP技术的三相逆变电源，其运行功率为500W。
这一逆变电源的系统原理框图如下图图1所示。
这一逆变电源的主要性能指标是：输入电压220VAC，输出电压110VAC，频率50Hz，输出功率500W，输出电流4.5A，输出总谐波因数为2%。
经过分析计算和试验，开关管采用富士公司的单管IGBT，型号1MBH50D060;续流二极管采用IR公司的超快恢复二极管，型号HFA16TB120。
驱动电路采用的是富士公司的EXB841集成驱动器。
所设计的逆变主电路原理图如下图图2所示。
三相逆变电源软件设计
在这一三相逆变电源的软件设计过程中，我们所选择的TMS320LF2407A的开发工具具有一个很大的优势，其本身能够支持C语言、汇编及两者混编的调用方式，这为程序的编写带来了很大的便利。
C语言的优点是直观，能够给编程者带来方便，而汇编语言的执行效率很高，有利用于缩短程序运行时间，提高系统的实时性。
在此基础上结合DSP内部的PWM发生器编写了SPWM调制策略汇编程序。
程序流程图如图3所示。
仿真和实验
在完成了这一基于DSP技术的三相逆变电源电路系统和软件设计后，接下来。
基于DSP的SPWM变压变频电源的设计DSP（数字信号处理）是一种高性能的数字信号处理器，可用于设计SPWM（正弦脉宽调制）变压变频电源。
SPWM电源是一种通过调制正弦波脉宽来实现变压变频输出的电源系统，具有电压可调、频率可调的特点。
下面将介绍基于DSP的SPWM变压变频电源的设计。
首先，设计一个用于DSP控制的电源逆变器。
逆变器将直流电源转换为交流电源，以供电给负载。
选用具有较高的转换效率和稳定性的逆变器电路，如单臂全桥逆变器或三脚晶闸管逆变器。
其次，需要设计一个用于测量电源输出电压和电流的采样电路。
采样电路可以采用高精度的模数转换器（ADC）来实现，通过将电源输出连接到ADC输入引脚，可以准确测量输出的电压和电流。
接下来，设计一个电流闭环控制算法来控制电源输出电流。
电流闭环控制算法可以使用DSP的数字信号处理功能来实现。
通过实时采集电源输出电流的测量值，并与设定的电流参考值进行比较，可以计算出电流控制信号，以控制电源逆变器的输出电流。
然后，设计一个电压闭环控制算法来控制电源输出电压。
电压闭环控制算法也可以使用DSP的数字信号处理功能来实现。
通过实时采集电源输出电压的测量值，并与设定的电压参考值进行比较，可以计算出电压控制信号，以控制电源逆变器的输出电压。
最后，完成DSP的程序设计和参数设置。
通过编程DSP，将电流闭环控制算法和电压闭环控制算法实现在DSP中，并设置相应的参数，以实现电源逆变器的正常工作。
综上所述，基于DSP的SPWM变压变频电源的设计主要包括逆变器的设计、采样电路的设计、电流闭环控制算法的设计、电压闭环控制算法的设计和DSP程序设计与参数设置。
这个设计可以实现对电源输出电压和电流的精确控制，能够满足不同负载的要求，具有较高的效率和稳定性。
基于DSP技术的光伏逆变电源的设计与实现的开题报告1. 研究背景随着能源需求的不断增加和对环境保护的要求不断提高，人们对可再生能源的依靠逐渐加深，光伏发电作为可再生能源的重要组成部分，被广泛应用于家庭、商业和工业领域。
而光伏逆变器作为光伏发电系统的核心部件，其功能是将光伏模块的直流电转换为交流电，并通过电网进行输送。
在逆变器中，数字信号处理器（DSP）技术被广泛应用于控制电路及功率变换，其使用能提高系统的效率、鲁棒性、灵敏度和稳定性，能够很好地满足光伏发电系统的需求。
2. 研究目的本研究的主要目的是基于DSP技术设计和实现一种高效、高性能的光伏逆变电源系统。
具体包括以下几个方面：（1）研究光伏逆变电源的原理和DSP技术在逆变器控制中的应用；（2）设计逆变器控制电路及功率电路；（3）通过搭建光伏发电系统实验平台，对该系统进行测试和验证，分析其性能和效果；（4）总结电路设计和实现过程中的经验和教训，对光伏逆变电源的未来发展做出展望。
3. 研究方法本研究采用以下方法：（1）文献综述：阅读相关文献，了解光伏逆变器的基本原理和DSP 技术在逆变器中的应用，掌握目前的发展状况和存在的问题；（2）电路设计：根据光伏逆变电源的需求设计控制电路和功率电路，考虑系统的效率和稳定性；（3）硬件实现：根据电路设计进行电路板的制作和元器件的焊接，搭建光伏发电系统实验平台；（4）软件编程：使用DSP芯片进行软件编程，实现逆变器的控制和功率变换；（5）测试验证：通过实验平台对系统进行测试和验证，分析其性能和效果。
4. 预期成果本研究预计能够设计和实现一种高效、高性能的基于DSP技术的光伏逆变电源系统，为光伏发电系统的开发和应用提供重要技术支持。
具体成果包括：（1）光伏逆变电源的原理和DSP技术在逆变器控制中的应用研究报告；（2）高效、高性能的光伏逆变电源系统硬件设计和软件编程报告；（3）基于光伏逆变电源实验平台的测试结果和分析报告；（4）光伏逆变电源设计和实现过程中的经验总结和展望。
