基于DSP的SPWM变压变频电源的设计

湖南大学硕士学位论文基于DSP的SPWM变压变频电源的设计姓名：李锋申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：罗安20080226基于DSP的SPWM变压变频电源的设计作者：李锋学位授予单位：湖南大学相似文献(10条)1.期刊论文程永华.杨成林.徐德鸿基于DSP变压变频电源设计-电力电子技术2003,37(5)基于数字信号处理器(DSP)的变压变频(VVVF)电源采用了外环平均值环和内环瞬时值环的控制策略,以兼顾动态和静态性能,最后给出实验结果.2.学位论文邓威基于DSP的变频电源的设计2002该文提出了一种基于DSP(数字信号处理器TMS320F240)的通用的三相间接变频电源系统,利用分段同步调制法和混合查表法,实时计算不同频率下的采样周期、电压幅值、输出脉宽,产生双极性SPWM波形,经驱动放大后用于IPM(IntelligentPowerModule)中的绝缘栅双极型晶体管栅级驱动,以控制电源的输出电压和频率,实现变频电源的智能数字控制.该设计方案结构简单明了、功能齐全且易于进行升级和功能扩展.方案充分体现了当前开关电源的高频化、数字化、模块化的发展趋势.设计出的电源具输范围宽、输出正弦信号波形品质好、体积小、效率高、噪声小、变频范围宽,精度高、可靠性强的特点,具有较好的实用价值.3.学位论文李作军基于DSP的变频电源数字化控制技术的研究2008随着高性能DSP控制器的出现，变频电源的全数字化控制成为现实。数字控制系统具有集成度高、抗干扰能力强、控制灵活、可实现先进的控制算法和便于实时控制等优点。采用DSP作为DC-AC逆变控制的核心，可以用软件很容易地实现灵活、准确的在线控制与故障检测。本文研究了基于TI公司的TMS320LF2407芯片的单相SPWM变频电源的数字控制技术。阐述了变频电源系统的工作原理，分析了逆变系统中最常用的正弦脉宽调制方式及其产生方法。文章首先对逆变器模型和SPWM调制技术做了详细的介绍，分析研究了SPWM波形的产生机理。在此基础上对变频电源的输出波形控制策略进行系统的分析研究，通过研究数字PID控制策略提出了双闭环模糊-PID控制策略，并对这两种控制策略进行了分析比较。然后，根据变频电源的技术要求，提出了硬件电路中各部分的设计方案，完成了系统的软硬件设计，硬件系统包括全桥主电路设计、以DSP为核心的逆变控制系统、驱动保护、采样调理等，给出了各单元的电路设计。控制系统的软件重点阐述逆变器数字控制系统主要环节设计，给出了软件的总体结构、SPWM波形的实现，生成数字正弦基准，实现逆变器逻辑控制功能，即对逆变器的保护、检测进行控制等。最后利用MATLAB和SIMULINK仿真软件建立了逆变器的仿真模型，用以验证控制方案的可行性和有效性。其研究和分析的结果为逆变器的数字化控制的研究、完善和应用建立了基础。4.会议论文方瑞明.黄东海.郑力新基于DSP-IPM的缝焊机逆变电源研制2004介绍了基于数字信号处理器(DSP)控制和智能功率模块(IPM)的缝焊机用PWM变频电源结构.对系统的构成、控制和保护电路设计等都作了分析和研究.样机测试结果,该电源不仅能够满足不同焊接材料的工艺要求,而且能够简化主电路和控制保护电路的设计,提高焊接电源的稳定性和可靠性.5.学位论文侯伟基于DSP的变频电源电参数测量系统的设计2007变频电源具有低损耗和高效率等显著优点，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标，随着工业上变频电源的广泛应用，对其性能参数的检测也越来越重要，因此对变频电源设备输出电参数进行测量方面的研究具有重要的意义。论文综述了国内外各种交流变频电参数测量系统的研究现状和应用技术，根据变频设备的工作机理和输出特性，提出了系统的总体设计方案。由于变频设备的输出范围广且变化快，并且国内大部分参数测量设备都是针对工频进行设计的，基于此本文采用高速的数字处理器和改进的算法来进行控制实现。论文首先给出了各电参数测量的国际标准和理论基础，重点分析了如何通过希尔波特变换来实现频率的测量。为了滤除不需要的高次谐波并精确的测量频率，建立了FIR滤波器模型，通过MATLAB编程进行了数字仿真，验证了算法的正确性；利用周期法进行了其它电参数的测量实现，并在Labview中进行了仿真，作为辅助分析软件具有快速直观的特点并有很大的通用性。在理论分析和仿真的基础上，论文设计了基于TMS320F2812DSP的控制系统，并结合原理图介绍了各模块运行原理；重点分析了如何利用CPLD来实现时序控制的功能，并给出了VHDL设计的程序和仿真结果。最后进行软件程序上的设计，对各部分进行了程序分析和设计，各模块结构相互关联，具有很好的扩展性和移植性。6.期刊论文朱晓琴.ZhuXiaoqin一种宽变频范围的数字式变频电源-电气应用2005,24(2)将一种改进的SPWM技术(HPWM)应用于逆变器,采用数字信号处理器实现了宽变频范围的变频电源.在控制环节所采用的是电压电流瞬时值双闭环控制,而在补偿方面引入P+Resonant补偿环节实现了无静差.7.学位论文朱朝霞正弦波输出变频变压电源调制方式的研究2005本文针对正弦波输出逆变器SPWM调制方式及数字化控制策略的研究,以期得到具有高品质和高可靠性的变频变压电源.本文主要介绍了基于DSP数字控制的正弦波输出变压变频(VVVF)电源不同调制方式的总体研究方案.其中包括SPWM逆变器不同调制方式下的特点、输出电压谐波分布、SPWM调制波的数字实现及不同调制方式下逆变器模型.在逆变器控制策略上采用电压瞬时值内环和平均值外环的双环控制方法,并用TMS320F240实现数字控制.电压瞬时值内环保证输出电压波形的正弦度,平均值外环实现对输出电压幅值的控制.电压瞬时值内环和平均值外环均采用PI控制器,文中给出了PI控制器控制参数比较详细的设计过程.接着介绍了该变频变压逆变电源的DSP控制软件的流程图.另外还分析了逆变桥上下管驱动信号上的死区对输出电压波形的影响,最后给出了实验波形及三种不同调制方式下输出电压波形THD值比较.8.学位论文朱子庚基于DSP控制的SPWM变频电源的研究2010变频电源是一种将工频电通过一种功率转换装置(AC-DC-AC)按照实际需要转换成在一定范围内频率和电压可调的正弦交流电的电力电子装置。变频电源的难点是逆变控制系统，随着数字信号处理器的发展和运算速度的提高，控制系统中的一些难题逐步得到了解决。由数字信号处理芯片组成的逆变控制系统，无论是在集成度、抗干扰性、灵活性，还是在在线控制、精确度等方面都达到了前所未有的发展。本课题基于TI公司的2000系列数字信号处理器，首先，深入研究逆变电源中的滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、逆变电路。滤波设计采用有源滤波技术(APF)，它主要是采用指令电流运算和电流跟踪控制环节在DSP调节下实现控制，采用注入的谐波电流和无功补偿用来抵消由非线性负载引起的谐波电流污染和无功损耗，注入的补偿电流的分量大小、方向与谐波电流的大小相等、方向相反，达到补偿，实现滤波效果。功率因数校正采用有源功率因数校正技术(APFC)，用DSP控制实现电流跟踪电压波形，达到功率因数的校正效果。脉冲宽度调制技术是逆变控制系统设计的难点，本课题深入研究了几种SPWM的数字化生成方法(包括切线逼近采样法和割线逼近采样法)。并针对每种方法进行了比较得出最优化的方法。由于逆变设计中加了死区，课题还对调制中的死区效应进行分析，并进一步研究了死区补偿的几种常见方法。然后，根据要求提出了硬件设计方案：主要包括以DSP为控制核心的采样保护电路、有源滤波电路、逆变开关保护和缓冲电路、基于液晶和矩阵键盘的人机交换平台等。软件部分主要给出了逆变系统的总体设计，包括A/D采样子程序、液晶显示、SPWM生成算法等。最终，课题根据以上提出的设计方案，在Matlab和Simulink中对整个控制系统进行建模，得出仿真波形，并对仿真图进行分析，验证方案的可行性。为后续逆变电源的研究和设计建立一个坚实的基础。关键词：变频电源；逆变；正弦脉冲宽度调制；有源滤波器9.会议论文李占丰.王旭.刘宗富基于DSP的空间电压矢量PWM和线电压PWM的对比研究2003叙述了空间电压矢量脉冲宽度调制(SVPWM)和线电压脉冲宽度调制(LVPWM)的基本原理,介绍了用数字信号处理器(DSP)TMS320F240生成LVPWM的方法以及分别用硬件和软件方式实现SVPWM,并对二者进行了对比性的研究.10.学位论文邹曙数字控制信号电源研究与实现2005在很多场合,需要电源的频率能够在一个范围内连续调节.本文的信号电源就是变频电源在测试领域的应用,本文就信号电源的核心逆变器部分做了详细的分析和设计.数字控制是电力电子技术发展的一个重要方向,本文首先对几种逆变器的数字控制方式进行了分析和对比,在此基础上选择了重复控制作为本信号电源逆变器的数字控制方式.对重复控制逆变器的稳定性、收敛性进行了分析.分析了两种重复控制的设计方法.将FIR数字滤波应用于本重复控制器信号电源中.介绍了FIR滤波器的设计方法,并用MATLAB进行了仿真.在理论分析的基础上,采用数字信号处理器和单片机结合构建了原理样机,详细介绍了两者的硬件设计和软件设计,实现了电力电子装置的系统级和装置级的数字化.实验结果表明本信号电源工作稳定、频率变化范围大,同时具有良好的动静态性能.本文链接：授权使用：上海交通大学(shjtdxip)，授权号：8712216c-c286-4a75-aa8c-9dfc011c45bc下载时间：2010年9月25日