基于STM32的逆变电源设计与研究

摘要

逆变电源是电源领域中的关键部分。传统逆变电源为模拟控制，由于模拟控制系统的缺陷是结构复杂、易受干扰以及难以调试等，相对而言数字化控制系统的优势在于结构简单、控制精度高以及容易进行算法升级等，所以逆变电源数字化是逆变电源的升级方向。对逆变电源而言，高性能微处理器是全数字化控制核心。所以研究设计基于STM32微处理器的逆变电源具应用价值与现实意义。
　　首先，文章介绍了课题研究背景与目的，电源发展现状，存在的问题以及逆变电源未来发展趋势。然后分析了SPWM调制技术，包括单极性控制与双极性控制，并对二者进行了分析比较，结合本设计要求确定了调制方法。然后描述了逆变电源的数字控制策略研究现状，并详细阐述了数字PID技术及其在逆变电源系统中的应用。
　　其次，详细说明了以 STM32为控制核心的逆变电源主电路设计过程：先详细分析了逆变电源主要的拓扑结构及其原理，选择了电压源型逆变电源主电路结构和以STM32为控制核心的控制电路。将逆变电源硬件电路分解为逆变主电路、控制电路及辅助电路等进行详细分析与设计，其中重点介绍了主电路和控制电路的设计过程，给出了输入滤波电容，输出滤波器和高频变压器的计算公式以及设计参数。
　　然后，对逆变电源系统软件部分进行了设计。描述了STM32的开发平台Keil MDK的开发特点；给出了逆变电源控制系统软件的主程序流程，对SPWM信号发生程序进行了详细的分析；然后详细阐述了ADC模块及数字PID程序的设计过程，并且对串口通信程序进行了设计，对于各个子程序给出了程序流程图。
　　最后，对试验样机进行调试，说明了模块调试方法，并对得到的试验结果进行了分析。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2逆变电源的发展概况

1.3逆变电源的发展方向

1.4论文主要章节和内容安排

第二章 逆变电源控制方案研究

2.1 SPWM技术简介

2.2逆变电源控制方案

2.3本章小结

第三章 逆变电源硬件电路设计

3.1逆变电源系统结构设计

3.2逆变电源主电路设计

3.3逆变电源控制电路设计

3.4保护电路与辅助电源电路设计

3.5系统抗干扰设计

3.6本章小结

第四章 逆变电源系统软件设计

4.1Keil MDK集成开发环境简介

4.2控制系统整体软件设计

4.3系统模块初始化部分

4.4 SPWM信号发生模块设计

4.5 ADC模块设计

4.6 PID部分程序设计

4.7串口通信程序设计

4.8本章小结

第五章 试验样机调试与结果分析

5.1逆变电源逆变主电路调试

5.2逆变电源控制电路调试

5.3试验结果分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢