基于DSP的SPWM变压变频电源的设计

摘要

变频技术是电力电子技术的主要组成部分，应用于包括交流电机的调速和供电电源等多个重要领域。 本文提出了一种基于DSP(数字信号处理器TMS320LF2407)的SPWM三相间接变频电源系统。首先介绍了变频电源的拓扑结构以及原理，设计了以三菱IPM模块为基础的包括整流电路、逆变电路、输出滤波器的主回路。在分析了SPWM调制原理的基础上，提出了改进型的规则采样法产生SPWM波。另外并对死区产生的影响做了分析，并给出了两种补偿方法。 在变频电源数字控制器国内外研究的基础上，提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的控制器硬件结构，并对控制器的实时性、可靠性和兼容性作了详细的分析。为满足高速和精确的采样，论文在控制器硬件中设计了锁相环电路。为满足智能功率模块(IPM)对死区时间的要求，在对电路仿真分析的前提下，论文在控制器硬件中设计了独立的硬件死区延时电路。 控制器的系统软件设计分为人机接口程序和控制程序。人机接口程序实现了实时电压电流数据及其波形显示，控制参数显示及在线修改等功能；控制程序实现了信号采样分析、PWM脉冲调制和触发、PI控制器等程序。论文详细阐述了程序设计思想和实现过程。 论文最后给出了装置样机的实物图以及实验波形图，并结合变频电源样机现场调试所出现的问题，给出了改善意见。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究变频电源的背景及目的

1.2国内外研究情况

1.2.1电力电子器件技术的发展

1.2.2电力变流技术的发展

1.2.3变频电源的发展方向

1.3本文设计和研究的内容

第2章变频电源的结构及主电路研究

2.1变频电源的结构及原理

2.2整流电路的设计

2.3逆变电路研究

2.3.1逆变电路的拓扑结构

2.3.2逆变模块的保护

2.3.3开关功率模块的选型

2.4输出滤波器设计

第3章SPWM波的生成算法

3.1 SPWM波的生成原理

3.1.1 SPWM控制的基本原理

3.1.2同步调制和异步调制

3.1.3生成SPWM波的一般算法

3.1.4生成SPWM波的改进型规则采样法

3.2死区效应分析及补偿

3.2.1死区效应分析

3.2.2死区时间补偿

第4章变频电源控制器硬件的设计

4.1基于DSP的控制器系统硬件结构

4.1.1主处理器模块介绍

4.1.2采样电路模块和硬件倍频电路模块的设计

4.1.3串行通信接口电路的设计

4.1.4脉冲触发电路及IPM模块驱动电路设计

4.1.5液晶显示和矩阵键盘电路设计

4.2基于DSP的控制器PCB制板注意事项

第5章变频电源控制器系统软件设计

5.1系统软件开发环境及前期数据格式设计

5.1.1 DSP开发环境程序开发流程

5.1.2数据格式的设定

5.2系统软件框架结构及功能划分

5.3监控模块软件设计

5.3.1键盘控制程序设计

5.3.2液晶显示菜单程序设计

5.3.3液晶菜单界面模块设计

5.4 AD采样子程序的设计

5.5 PWM信号触发子程序设计

5.6 PI控制程序设计

5.7通讯子程序的设计

第6章装置调试与总结

6.1变频电源工程样机的调试及实验

6.2经验总结

总结与展望

参考文献

附录

致谢