逆变电源的数字控制技术

基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析
DSP 技术芯片的出现极大的改善了开关电源的研发和设计思路，也为工程师的研发工作提供了诸多便利。

在今明两天的方案分享中，我们将会为大家分
享一种基于DSP 技术的三相逆变电源设计方案。

在今天的分享中，我们首先就这一三相逆变电源的SPWM 调制原理进行简要介绍和分析。

在本方案所设计的这一基于DSP 技术而研制的逆变器电路中，核心部分主要采用的是美国TI 公司生产的TMS320LF2407A DSP 芯片。

在确定了DSP 技术芯片的核心控制理念后，接下来我们就能够根据数字控制思想构建通用的变
换器系统平台。

此变换器平台硬件上具有通用性，不仅适用于500W 的三相逆
变电源，对于输出性能有不同要求的逆变器，只需对软件进行修改即可满足要求。

本方案的设计指标为输入电压220V(AC)，输出电压110V(AC)，频率
50Hz，输出功率500W，输出电流4.5A，输出总谐波因数(THD)2%。

系统原理图如下图图1 所示。

图1 基于DSP 技术的三相逆变电源系统原理图
系统构成
从图1 所给出的系统原理图可知，整个基于DSP 技术芯片所研发的三相逆变电源系统由输入整流滤波、全桥逆变、输出滤波、驱动隔离、数字控制器、辅
助电源等部分构成。

其中，基于DSP 技术的数字控制器主要为功率电路中给开关管提供门极驱动数字信号。

在整个三相逆变电源系统中，特定的驱动信号是根据控制指令的比较综合，
通过某种调节规律及调节方式获得的。

在数字控制器DSP 中，还包括时序控制等。

而驱动隔离部分主要是给功率主电路的开关管提供驱动模拟信号，即通过。

单极性倍频spwm原理_单极性倍频SPWM调制的逆变电源系统详解随着电力电子技术的发展，人们对逆变电源的要求也越来越高。

在大功率逆变电源场合，流过主电路上的器件电流非常大，作为开关管的IGBT 上流过的电流可达几百安，所以一般所选的开关管容量比较大，这就导致调制时的开关频率不能过高。

本文首先介绍了主电路与三环控制，其次介绍了单极性倍频SPWM调制，最后阐述了系统实验分析wNN，具体的跟随小编一起来了解一下。

一、主电路与三环控制逆变器主电路结构如图1所示，主电路采用全桥结构，输出端连接了LC 滤波器滤除高次谐波。

开关管的驱动信号由三角波和正弦波比较匹配得到。

三环控制结构图如图2所示，由内到外分别为瞬时值电容电流环、瞬时值电压环和电压有效值环。

其中：瞬时值电流环的主要作用是校正输出电压波形;瞬时值电压环主要作用是校正输出电压的相位，并提高系统的动态性能;电压有效值环的主要作用是使输出电压稳定在所需要的电压幅值。

电流瞬时值内环和电压瞬时值外环均采用P调节器，最外环电压有效值环采用PI 调节器。

图3和图4 分别为采用三环控制的逆变电源系统从满载到空载和空载到满载的波形仿真图，图3中Uo为输出电流。

由图3-4 可知，切载时电压幅值基本保持不变，说明系统具有较好的动态特性。

在常规SPMW波调制中，开关频率和输出脉冲频率是相等的，但是在大功率条件下，开关频率不能过高，原因主要：
①开关频率过高会导致开关损耗增大;
②会使开关管发热严重，长时间运行会损坏开关器件;
③开关频率过高，出现擎住效应的几率增大;
④大容量开关器件高速通断，会产生很高的电压尖峰，有可能造成开关管或其他元件被击。

1 高压直流电源的整流与逆变技术概述 摘 要：高压直流功率被转换器整流而将交流转换为直流，然后逆变器被逆变器转换为直流而完成供电。本文首先简单阐述了高压直流电源的整流与逆变技术在国内外研究现状以及选题的意义。然后阐述了单向全桥式逆变电路原理图，电路输出电压波形与幅值，傅立叶级数计算公式以及工作原理，同时，还介绍了电路图、工作原理、电路输出电压、电流波、参数计算式及单相半波整流电路和单相桥整流电路优缺点。各阶段由DC平均电路、AC平均电路、晶闸控制单元及晶闸构成。主要是控制器给出了三相桥全控制整流和逆变器过程中的光栅的动作模式。最后，介绍了PWM整流器的控制技术及PWM逆变器控制方法。高压直流输电中的换流阀由晶闸管级串联组成的。 关键词：高压直流源；逆变；整流；晶闸管；PWM 目录

摘 要： .......................................................................... 1 第一章 绪论 ............................................................................................................................................. 2 1.1高压直流电源的整流与逆变技术研究现状 ............................................................................. 2 1.2选题的意义 ................................................................................................................................ 2 第二章 整流与逆变技术概述 .................................................................................................................. 2 2.1逆变 ............................................................................................................................................ 3 2.2整流 ............................................................................................................................................ 4 2.2.1单相半波整流电路 ......................................................................................................... 5 2.2.2单相桥式整流电路 ......................................................................................................... 7 第三章 晶闸管在整流与逆变过程中的运行方式 ................................................................................ 11 3.1晶闸管在整流电路中的运行方式 ........................................................................................... 11 3.2晶闸管在电压型逆变电路中的运行方式 ............................................................................... 11 第四章 整流器和逆变器的PWM控制策略研究 .................................................................................... 14 4.1PWM整流器控制技术 ................................................................................................................. 14 4.2PWM逆变电路的调制控制法 ..................................................................................................... 14 结束语 ..................................................................................................................................................... 14 致谢 ......................................................................................................................................................... 15 参考文献 ................................................................................................................................................. 16 2

本科毕业设计说明书基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计THE DESIGN OF DIGITAL INVERTER BASED ONTMS320LF2407A学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：2013年06 月01 日基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计摘要逆变电源是一种采用电力电子技术是进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。

逆变电源技术是一门综合性的产业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。

逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。

电源技术的发展使得数字控制系统控制的电源取代传统电源已成为必然。

逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。

目前逆变电源的核心部分就是逆变器和其控制部分，虽然在控制方法上已经趋于成熟，但是其控制方法实现起来还是有所困难。

因此，对逆变电源的控制和逆变器进行深入研究具有很大的现实意义。

随着现代科学技术的迅猛发展，逆变技术目前已朝着全数字化、智能化、网络化的方向发展。

而作为专用的DSP的出现，更是为研究和设计新型的逆变电源提供了更方便、更灵活、功能更强大的技术平台。

本文采用美国德州仪器公司(TI)新近推出的一种TMS320LF2407A数字信号处理器，作为逆变电源中的核心控制部分进行研究。

以实现所研制的逆变装置能输出标准的正弦交流电。

本文主要分析了变频电源技术现状、发展趋势和存在的难点，指出论文的研究内容和意义。

详细讨论了逆变器的SPWM调制法工作原理，介绍了数字实现时对称规则采样法和不对称规则采样法的特点。

通过分析SPWM波形产生规律和特点，选择了以不对称规则采样法为基础实现的单极性SPWM控制，并且具体介绍了DSP实现SPWM。

文中设计出了整个逆变电源的硬件结构，其主要核心部分是IPM和DSP控制部分。

第４０卷第３期　电力电子技术　Ｖｏ１．４０，Ｎｏ・３　—２００６—．ｅｌ－６—Ｙｌ　

变频调制Ｐ的ｏｗｅｒ　ＥｕｌｅｃＰｔｒｏｎｓｉｃｓ逆变数字锁相技术　Ｊｕｎｅ，２００６　

基于异步变频调制的ＵＰＳ逆变数字锁相技术　

易龙强　，戴瑜兴　，郜克存　（１．湖南大学，湖南长沙４１００８３；２．创统科技，山东青岛２６６０１２）　

摘要：针对不问断电源（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ，ＵＰｓ）控制的数字化趋势，提出了一种应用于数字化ＵＰＳ的　逆变锁相控制技术。与其它数字锁相技术不同的是，该技术基于一种可变频的异步调制算法。该算法具有精度高、程　序实现简单、易于对逆变输出进行变频／移相控制等众多优点，再结合市电／逆变输出的相位反馈逻辑，即可实现ＵＰＳ　逆变与市电的同频同相输出。实验证明，该数字锁相技术不仅简单有效，而且锁相稳定、快速且锁相精度高，具有极　高的实用价值。　关键词：不间断电源；逆变器；锁相环／异步调制　中图分类号：ＴＭ４６４；ＴＮ７９　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－１００Ｘ（２００６）０３－－００５７－０３　

Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ＵＰＳ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ＹＩ　Ｌｏｎｇ—ｑｉａｎｇ’，ＤＡＩ　Ｙｕ—ｘｉｎｇ’，Ｇａｏ　Ｋｅ—ｃｕｎ　（Ｉ．Ｈｔｔｎａ￣Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８２，Ｃｈｉｎａ；２．ＧＯＭＡ　ＴＥＣＨ，Ｑｉｎ＃．ｏ　２６６０１２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｈａｓｅ　ｌｏｃｋ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ＵＰＳ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ＵＰＳ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｕｎｌｉｋｅ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｈａｓｅ　ｌｏｃｋ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｉｓ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｖａｒｉａｂｌｅ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｈａｓ　ｍａｎｙ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅａｓｙ　ｐｒｏｇｒａｍ，ｈｉｇｈ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｔ　ｃａｎ　ｅａｓｉｌｙ　ｍｏｄｉｆｙ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｐｈａｓｅ　ｄｅｔｅｃｔ　ｌｏｇｉｃａｌ，ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｐｈａｓｅ　ｌｏｃｋ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔ　ｈａｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｓｉｍｐｌｅ　ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｈａｓｅ　ｌｏｃｋ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｑｕｉｃｋ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｅ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｈｉｇｈ　ｌｏｃｋ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｉｔ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｖａｌｕｅ　ｔｏ　ＵＰＳ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＵＰＳ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ；Ｐｈａｓｅ　Ｌｏｃｋ　Ｌｏｏｐ（ＰＬＬ）／Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ