三相正弦逆变电源波形控制实现

摘要

随着电力电子技术的飞速发展,许多电气设备需要将蓄电池或发电机等所供给的直流电转换成三相正弦交流电。基于此,本论文对SPWM控制的三相正弦逆变电源波形控制进行了设计。
　　 本文主要介绍了三相正弦逆变源的常用控制方法及典型的逆变拓扑结构,通过分析比较确定本系统的总体设计方案。根据系统的设计方案及逆变指标进行器件选型,并完成三相逆变器的电路设计。本系统采用摩托罗拉公司生产的MC9S12XS128单片机作为主控芯片,通过定时器输出六路频率为10kHz,相位各差60度的SPWM波,经过光电隔离模块以驱动三相半桥逆变电路的六个MOSFET开关管,然后通过变压器及滤波电路输出频率为50Hz,电压为220V的三相正弦交流电以实现对三相负载的供电。在软件设计部分,介绍了SPWM、采样电路、波形控制框图及部分程序代码。
　　 试验结果表明:逆变电源输出的三相交流电波形较为稳定、谐波较少,能够通过变压器初级的电流反馈与变压器次级的电压反馈进行输出正弦波的波形和幅值的控制。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文设计的背景及意义

1.1.1 选题的背景

1.1.2 课题的研究意义

1.2 逆变电源发展概况

1.3 课题主要研究内容与目标

1.3.1 课题设计的主要内容

1.3.2 课题设计的预期目标

1.3.3 论文整体结构安排

1.4 本章小结

第二章 三相逆变器的拓扑结构及控制方法

2.1 三相正弦逆变器的常用拓扑结构

2.1.1 三相半桥逆变电路

2.1.2 四桥臂三相逆变器

2.1.3 三相组合式逆变电路

2.1.4 常用拓扑结比较

2.2 三相逆变器的一般控制方法

2.2.1 单闭环控制

2.2.2 双闭环控制

2.2.3 无差拍控制

2.2.4 重复控制

2.2.5 状态反馈控制

2.2.6 滞环控制

2.3 本章小结

第三章 三相逆变器的总体设计

3.1 总体设计方案

3.1.1 系统设计原则

3.2 主要芯片选型

3.2.1 主控芯片的选择

3.2.2 开关器件的选型

3.2.3 驱动芯片的选型

3.2.4 电流检测器件的选型

3.2.5 滤波器件的选型

3.3 主要电路设计

3.3.1 时钟电路设计

3.3.2 S12单片机系统滤波电路设计

3.3.3 单片机复位电路设计

3.3.4 BDM接口电路设计

3.3.5 开关器件(MOSFET)驱动电路设计

3.3.6 三相逆变桥式电路设计

3.3.7 电流检测电路设计

3.3.8 电压检测电路设计

3.3.9 滤波电路设计

3.4 硬件电路PCB图

3.5 硬件电路实物图

3.6 本章小结

第四章 三相正弦逆变器的软件设计

4.1 软件设计的总体框架

4.2 PWM

4.2.1 PWM控制的基本原理

4.3 SPWM

4.3.1 正弦脉宽调制

4.3.2 单极性SPWM

4.3.3 双极性SPWM

4.4 软件开发环境与工具

4.5 SPWM的程序设计

4.5.1 SPWM程序设计流程

4.6 采样电路的程序设计

4.6.1 采样电路程序设计流程

4.7 波形控制算法

4.7.1 波形控制程序设计流程

4.8 调试与分析

4.8.110kHz的SPWM输出

4.9 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

读研期间参加的科研项目

附录