数字化10KVA三相逆变应急电源控制系统设计与开发

摘要

现代社会的高速发展，数字化、信息化相应设备以无法预知的速度跟随着社会的进步;而数字化、信息化系统依赖于电力系统供电，一旦电力系统供电出现异常或者瘫痪，数字化、信息化系统都无法工作;这样势必会造成无法预知的重大事故或者经济损失。本文研究的三相逆变控制系统能够在市电异常或者电网瘫痪的情况下，能及时的为各种数字化系统供电。
　　1、阐述了三相逆变控制系统的现状以及今后的发展趋势，逆变应急电源的分类，以及逆变控制电源的基本工作原理。
　　2、详细具体的分析了三相逆变控制系统的系统建模仿真与分析，对于数字化三相PWM逆变器，建立了基于三相静止abc坐标系模型;在系统模型的基础上搭建三相逆变电源系统仿真模型，通过分析系统仿真结果验证三相逆变系统建模的准确性。接着从载波调制和空间矢量调制的角度对三相逆变控制系统的调制技术进行了深入研究;研究了三相SVPWM技术的原理及实现方法，并进行系统仿真，分析仿真结果验证空间矢量调制调制策略的优越性。
　　3、介绍了三相逆变电源控制系统总体方案设计，详细分析了三相逆变电源控制系统的设计要求以及技术指标;三相逆变电源控制系统总体方案设计分为总体硬件方案设计与总体软件方案设计，并对三相逆变电源控制系统各个硬件子模块与软件子模块进行简单的阐述。
　　4、描叙了三相逆变电源控制系统硬件电路设计与实现;系统总体硬件电路包含了三相逆变控制系统主电路逆变模块、DSP主控模块、系统辅助电源模块、信号检测模块、SVPWM放大与IGBT驱动模块、通讯模块和键盘与显示模块等硬件电路;并详细分析了系统各个模块的工作原理。
　　5、研究了三相逆变电源控制系统软件设计与实现;详细分析了软件系统主循环程序流程图、SVPWM中断程序流程图与液晶显示流程图;针对逆变系统负载适应性能不强、动静态性能不佳的问题，提出逆变系统PID波形控制策略，通过分析其原理以及流程图，搭建逆变系统PID控制策略仿真模型图，分析仿真结果得出该策略有效的提高了系统的逆变波形质量和系统负载适应能力。
　　6、对系统实验平台进行搭建与实验分析;通过搭建系统实验平台，分析逆变电源系统逆变输出波形与谐波，确定该系统各项功能以及参数指标符合国家标准。
　　最后做了全文工作总结，对实验过程中出现的问题进行了分析和总结，找到解决问题的方案;分析该系统研制过程中的相关创新点及以后三相逆变控制系统的改进思路与工作展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 逆变控制电源系统的现状与发展趋势

1．2．1 逆变控制电源系统的现状

1．2．2 逆变控制电源系统的发展趋势

1．3 逆变控制电源系统的分类

1．3．1 照明型单相逆变应急电源

1．3．2 混合型三相逆变应急电源

1．3．3 动力型逆变应急电源

1．4 本文研究内容

第2章 三相逆变控制系统建模仿真与分析

2．1 三相逆变控制系统建模与参数分析

2．1．1 三相逆变控制系统建模

2．1．2 三相逆变控制系统MATLAB仿真模型

2．2 三相逆变控制系统脉宽调制技术

2．2．1 基于载波三相数字SPWM调制技术

2．2．2 基于空间矢量三相SVPWM调制技术

2．2．3 三相SVPWM调制仿真模型以及结果

2．3 本章小结

第3章 三相逆变控制系统总体方案设计

3．1 三相逆变控制系统的总体设计

3．1．1 三相逆变控制系统的功能要求

3．1．2 三相逆变控制系统的技术指标

3．2 系统硬件总体结构设计与功能划分

3．2．1 三相逆变控制系统硬件总体结构设计

3．2．2 系统硬件各部分介绍以及功能划分

3．3 逆变系统软件总体设计与功能划分

3．3．1 三相逆变控制系统软件总体结构设计

3．3．2 系统软件各部分介绍以及功能划分

3．4 本章小结

第4章 三相逆变控制系统硬件电路设计与实现

4．1 三相逆变控制系统主电路模块设计

4．1．1 逆变控制系统主电路模块

4．1．2 逆变控制系统IGBT选型

4．1．3 逆变输出滤波器模块设计

4．2 三相逆变控制系统主控模块设计

4．2．1 TMS320LF2812 DSP简介

4．2．2 系统DSP资源分配及主控电路图

4．2．3 逆变系统信号采集电路

4．2．4 逆变系统通信电路模块设计

4．3 三相逆变控制系统辅助电源与IGBT驱动模块设计

4．3．1 逆变系统辅助电源设计

4．3．2 逆变系统IGBT驱动模块设计

4．3．3 系统辅助电源与IGBT驱动总体模块

4．4 三相逆变控制系统液晶显示模块设计

4．4．1 逆变系统人机接口电路设计

4．4．2 单片机系统液晶模块原理图设计

4．5 本章小结

第5章 三相逆变控制系统软件设计与实现

5．1 DSP软件开发环境

5．2 DSP逆变模块程序设计

5．2．1 主控软件总体设计思想

5．2．2 主循环程序设计

5．2．3 逆变控制中断服务子程序

5．3 逆变系统PID波形控制策略

5．3．1 逆变系统PID控制理论基础

5．3．2 PID控制在逆变电源中的应用

5．3．3 基于PID控制道变系统仿真及其结果

5．4 单片机液晶显示程序设计

5．5 本章小结

第6章 三相逆变控制系统实验结果分析

6．1 三相逆变系统实验平台搭建

6．2 SVPWM与IGBT驱动波形测试

6．2．1 SVPWM波形与其调制波测试

6．2．2 系统IGBT驱动波形测试

6．3 系统带负载实验结果分析

6．4 系统带负载跳动实验结果分析

6．5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 硕士期间发表的学术论文

附录B 硕士期间参加的科研项目

附录C 部分程序代码

附录D 系统部分电路图及PCB图