基于DSP的高频逆变电源设计研究

摘要

电力电子技术随着现代科技的进步而得到飞速发展，其中逆变电源在日常的应用越来越广泛，因此对逆变电源技术各方面的性能也提出了更高的要求。虽然历经很多年的发展研究，但是使用模电来控制逆变电源技术，还有着许多的不足之处，整体电路结构过于复杂、系统的抗干扰能力十分的差并且调试十分不容易等。但是因为高性能的微处理器的发明，全数字化控制已经在当今的逆变电源技术上实现了。数字控制系统具有高集成度、强抗干扰能力、控制十分灵活、先进控制算法的可实现和易于实时控制等优点，这些优点模拟控制技术如果想实现的话十分困难。逆变电源如果要向前发展，那就必须向数字化迈进，所以本文设计了一台基于DSP的高频逆变电源。
　　首先，本文基于PWM控制技术对SPWM波的基本原理进行了详细分析，并就SPWM调制技术的控制方式进行了说明，包括单极性与双极性两种控制方法，同时对二种方法进行了分析和比较，最后根据本文的实际要求确定了调制方式。然后介绍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技术以及其在逆变电源系统中的应用。
　　其次，对逆变电源拓扑结构及其原理进行了详细的阐诉，并设计了电压源型逆变电源主电路及以MC56F8346DSP为控制核心的控制电路。本文的主要部分是逆变电源的总体硬件设计，硬件电路的整体设计主要包括对整个系统的结构设计和各个功能模块的选择以及模块的参数设计。并对整流和滤波电路，逆变主电路，驱动和保护电路，LC低通滤波器，以及其他周边电路的设进行详细分析与总结。
　　然后，对逆变电源系统软件的设计过程进行了说明。论文首先说明了MC56F8346的开发平台CodeWarriorIDE的开发特点，然后对PWM的数字生方法进行了详细讲解，并给出了PWM模块的配置过程。分析了ADC及数字PID程序的设计过程，给出了程序流程图。
　　最后，对样机进行调试，说明了模块调试方法，给出了实验结果并对结果进行了理论分析。在论文的最后对课题进行了总结，并为课题的后续研究提出了合理化建议并提出了改进的方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 逆变电源发展现状

1．3 新型逆变电源的发展方向

1．4 逆变技术发展趋势

1．5 主要内容和章节安排

第二章 逆变电源控制方案研究

2．1 SPWM技术分析

2．1．1 单极性正弦脉宽调制

2．1．2 双极性正弦脉宽调制

2．2 逆变电源控制方案

2．2．1 PID数字控制

2．2．2 逆变电源的PID控制器设计

2．3 本章小结

第三章 逆变电源主电路设计

3．1 逆变电源系统结构

3．2 逆变电路设计

3．2．1 常用的几种逆变电路结构

3．2．2 逆变电路选择

3．2．3 大电容的选取

3．2．4 滤波器的设计

3．2．5 功率开关管的选择

3．2．6 变压器设计

3．3 IGBT驱动电路设计

3．3．1 主控芯片的选用

3．3．2 驱动电路

3．3．3 采样电路

3．3．4 系统时钟电路

3．3．5 CAN总线电路

3．4 保护电路与辅助电源电路的设计

3．4．1 保护电路

3．4．2 辅助电源电路

3．5 系统抗干扰设计

3．6 本章小结

第四章 软件设计

4．1 软件开发平台(IDE)简介

4．1．1 CodeWarrior IDE的组成

4．1．2 ProcessorExport软件开发包

4．2 控制系统整体软件设计

4．3 ADG模块的功能及其应用

4．4 SPWM波形DSP数字化实现

4．4．1 脉宽调制模块(PWM)

4．4．2 互补输出模式

4．4．3 非对称PWM输出

4．4．4 SPWM波的DSP软件实现

4．5 PID子程序设计

4．5．1 PID的数字化

4．5．2 PID子程序设计

4．6 正弦表查询

4．7 CAN通信

4．8 本章小结

第五章 试验样机调试与结果分析

5．1 逆变电源主电路调试与实验

5．2 控制电路调试

5．3 结果分析与总结

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