基于DSP闭环控制的单相逆变器的研究.doc

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1、基于DSP闭环控制的单相逆变器的研究汪建平1黄秉錬2彭红海3（广西师范大学电子工程学院，广西，桂林，541004）摘要：基于DSP的闭环控制逆变器,采用TMS320F2812作为控制器。通过对DSP编程产生的PWM和SPWM，以光耦隔离分别来驱动高频逆变桥和工频变换器，同时分析了逆变桥中开关损耗，通过改进算法，提高了转换效率。关键词：逆变器；脉宽调制；闭环控制；开关效率中图分类号：TM464ResearchofSingle-phaseInverterbasedonclosedloopthroughDSPWANGJianping1H

2、UANGBinglian2Penghonghai3（1.CollegeofElectronicEngineering,GuangxiNormalUniversity,Guilin541004,China;)Astract:Closed-loopforcontrolinginverterthattakesTMS320F2812ascontroller,whichisprogrammedtoproducePWMandSPWM,whichdrivehigh-frequencybridgeforinverteraswellasFreque

3、ncytransform,atthesametime,analyssingSwitchinglossestoinverter,improvingAlgorithmtoincreaseinvertersefficiency.Keywords：inverter；pulsewidthmodulation；controlbyclosed-loop;switchingefficiency.1引言随着不可再生能源的过度开发，能源危机已迫在眉睫，太阳能发电将成为生产、生活等领域的主要能源来源之一。作为太阳能利用主要方式之一的光伏发电已开始受到人

4、们的广泛关注。一些发达国家在光伏发电方面已经走在前列，其装机容量已达百万兆瓦级。我国作为一个人口和能源需求大国，在太阳能利用方面，与发达国家相比还存有相当大的差距。基于此，本文研究了作为光伏发电核心器件的逆变器的基本结构和控制原理。2闭环逆变器的总体设计2.1技术指标输出功率为500W，输出波形为交流正弦波，输出电压为220V，正负偏差不得≤5%；频率为50Hz,正负偏差不得＞0.2Hz。2.2系统原理图图1闭环控制的电路结构。7本逆变器的优点：1、输入级没有DC/DC升压结构，从而提高转换效率和安全性。2、控制方式高度数字化，从

5、而最大限度地利用了DSP高速处理能力和它的集成外设，缩小逆变器的物理尺寸，降低了成本。3、控制驱动电路都通过二极管续流。采用零电压导通和零电流截止的移相控制方式。4、二次侧采用中心抽头的输出方式，极大提高了高频变压器的利用效率。3逆变器的主电路设计与分析逆变器的主电路中，由高频驱动电路驱动高频逆变桥，工频驱动电路驱动工频变换器，其间通过高频变压器直接升压，然后通过LC交流滤波器得到标准的正弦波。为了保证输出电压的稳定以及防止过载，本系统设计了过压、过流等电路，通过上述保护模块实现对主电路的保护，同时为防止磁饱和发生，在脉冲变压器一

6、次绕组中串入了电容器。1、t=时，K1、K4导通，直流电压加在高频变压器T一次绕组上，二次绕组产生感应电压，带同名端标志“．”为正,其电压幅值为,设输入电流为，在一次绕组电流线性增加时，二次绕组和滤波电感中电流也线性增长，其电感电流的增长量为：.................................................(1)2、t==时，K1、K2、K3、K4均截止，此时电感电流最大，在~时间内，，此为对DSP编程所设置的死区时间。高频脉冲变压器一次绕组电流不能突变，则通过D2、D3续流，存储在一次绕组中的能

7、量回馈到电源。同时，二次绕组和滤波电感电流也不能突变，根据椤次定理，二次绕组的感应电压维持原极性不变，滤波电感电压极性反向，工频变换器的，K1、K2为超前臂，K3、K4为滞后臂。通过控制超前臂K1、K2和滞后臂的K3、K4导通次序，滞后臂滞后一个导通，也就是移相角，感性负载电流通过续流。负半周类似。3、根据1、2，逆变桥和工频变换器的开关频率和分别等于=、==50Hz。由于逆变桥和工频变换器的开关频率的不同，比例系数为K=，其主要的损耗发生在换流过程中，根据公式:……………………………………………………………(2)上式中：为漏源端

8、电压，为电流，为占空比，为开通时间，损耗与开关管二端电压及关断时的电流以及占空比（也即开关频率有关），则逆变桥的开通损耗为：7………………………………………………………………………(3)通过DSP编程实测、互补移相控制的波型如下：图2IGBT的移相