基于dsp的三相频率可调逆变电源设计

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1、第24卷第1期电力科学与工程Vol.24,No.12008年1月ElectricPowerScienceandEngineeringJan.,200861基于DSP的三相频率可调逆变电源设计王宇炎1，杨林2（1.洛阳工业高等专科学校自动化系，河南洛阳471003；2.洛阳轴研科技股份有限公司产品开发部，河南洛阳471000）摘要：用TMS320LF2407ADSP芯片设计了一种采用SPWM调制策略的IGBT三相全桥逆变电路。对采用数字信号处理(DSP)实现的数字控制技术进行了深入研究，将SPWM调制策略与数字信号处理器(DSP)相结合，实现了输出频

2、率可调，并通过仿真和试验验证了理论分析。关键词：DSP；逆变电源；驱动；SPWM调制中图分类号：TN41文献标识码：A0引言市电输入输入整流DC-AC输出正弦波输出滤波滤波全桥逆变电力系统变电站和调度所的继电保护装置和综辅助电源驱动隔离电路合自动化管理设备中，有些设备采用的是单相或者三相交流供电的方式，其中有一部分不能长时间停数字信号处理器[1]TMS320LF2407A电。普通UPS设备因受内置蓄电池的限制，供电时间有限，而直流操作电源所带的蓄电池容量都图1系统原理图[2]特定的驱动信号是根据控制指令的比较综合，通过比较大，所以需要逆变装置把直流

3、电变成交流电。本文设计的逆变器电路中，采用德州仪器的某种调节规律及调节方式获得的。在数字控制器TMS320LF2407ADSP芯片作为控制核心，根据DSP中还包括时序控制等。驱动隔离部分主要是数字控制思想构建了通用的变换器系统平台。此变给功率主电路的开关管提供驱动模拟信号，即通过换器平台硬件上具有通用性，不仅适用于500W的电位隔离和功率放大，在数字信号与模拟信号之间三相逆变电源，对于输出性能（如输出电压、频架起一座桥梁。辅助电源主要是向控制、驱动电路率、THD等技术指标）有不同要求的逆变器，只提供驱动电源和控制电源。输入整流部分完成AC-[6，7

4、]需对软件进行修改即可满足要求。设计指标：输入DC的转换，逆变桥部分完成DC-AC的转换。电压220V（AC），输出电压110V（AC），频率50Hz，输出功率500W，输出电流4.5A，输出2SPWM调制原理总谐波因数（THD）2%。采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形1系统构成状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上，其基本效果[6]相同。这个结论是PWM控制的重要理论基础。产从图1可知，整个系统由输入整流滤波、全桥生脉宽调制波的基本方法是把一个正弦波的每半个逆变、输出滤波、驱动隔离、数字控制器、辅助电周期分成等分，然后把每等分的正弦曲线与横轴

5、源等部分构成。其中基于DSP的数字控制器主要所包围的面积用一个与此面积相等的等高矩形脉冲[3~5]来代替，则各脉冲的宽度将按正弦规律变化。通常为功率电路中给开关管提供门极驱动数字信号。收稿日期：2007-10-12.作者简介：王宇炎(1976－),男,河南洛阳工业高等专科学校自动化系硕士研究生.62电力科学与工程2008年选正弦波为调制波，以高频率的等腰三角形作为载4.5A，输出总谐波因数（THD）2%。[2，3]波，由之相交构成正弦波脉冲调制（SPWM）。经过分析计算和试验，开关管采用富士公司的[5]产生SPWM波的步骤如下：单管IGBT，型号1

6、MBH50D060；续流二极管采（1）采用载波频率为20kHz，即载波周期为用IR公司的超快恢复二极管，型号HFA16TB120。50s。利用通用定时器T1的周期中断T1PINT作驱动电路采用的是富士公司的EXB841集成驱动[12]为载波周期中断，即T1的计时器周期相当于载波器。周期。T1的计数模式应设为连续增减模式；CPUTMS320LF2407A采用高性能静态CMOS技的时钟频率为40MHz，设置T1CON中的定标系术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功数为4，即T1的输出频率为10MHz，计数周期耗；40MIPS的执行速度使得指令周

7、期缩短到25为100ns。ns，从而提高了控制器的实时控制能力。（2）根据占空比表达式计算出每个矩形脉冲的占空比，用占空比乘以周期寄存器的值，从而计算4三相逆变电源软件设计出比较寄存器的值，并使脉冲个数指针加1。（3）从周期中断子程序中将计算所得的比较寄TMS320LF2407A的开发工具支持C语言、存器的值送到比较寄存器中，并置相应的标志位；汇编及两者混编的调用方式。C语言的优点是直主程序根据标志位来判断是否已完成一个周期的操观，能够给编程者带来方便，但是其编译后生成的作，如果标志位已置1，则清标志位，调计算占空目标代码中含有很多不必要的代码，使

8、得程序实际比子程序，然后进入等待状态；如果标志位未置执行时间变长；而汇编语言虽然对编程者而言有些1，则直接进入等待状态。难