基于数控技术的车载正弦波逆变器设计

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1、分类号：TM密级：公开UDC：621.3编号：201431403017河北工业大学硕士学位论文基于数控技术的车载正弦波逆变器设计论文作者：张维强学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：电气工程指导教师：李永建职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringDESIGNOFVEHICLESINEWAVEINVERTERBASEDONDIGITALCONTRO

2、LTECHNOLOGYbyZhangWeiqiangSupervisor:Prof.LiYongjianMay2017摘要随着汽车工业的不断发展和人们消费水平的不断提高，人们对车载电源也提出了更高的要求。目前，车载逆变电源逐渐成为汽车的必备品，因此研制性价比高、效率好、功能完善的车载逆变电源具有重要意义。本文针对车载设备的供电性能要求，采用先进的控制策略，设计了一种基于DSP处理器的数字式车载逆变器。本文首先分析了车载逆变器的基本结构和工作原理，然后对各种调制方法进行仿真分析，确定采取单极性倍频SPWM调

3、制技术。在逆变控制系统的设计中，分析了逆变电源的结构并建立了状态空间数学模型，然后讨论了传统双环PID控制方法存在稳定性差、鲁棒性不足的问题，在此基础上，提出了基于比例电流控制和预测模型电压控制的多闭环控制器设计方法。通过电感内环和电容中间环的电流控制器对车载逆变器控制对象进行改造设计，再以电容电流预测控制模型为增广控制对象进行电压控制器的设计。最后利用MATLAB软件对三种控制方案进行建模仿真，分析对比输出瞬时波形，可知所提出的模型预测多环控制具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。本文分别对逆变电源的硬件电路和

4、软件进行设计。主要包括逆变电源主电路和DSP控制电路的设计，其中电源采用两级拓扑结构，前级以SG3525为主控芯片进行推挽升压，后级以TMS320F28335控制系统进行全桥逆变，另外还对构成系统的主要电路进行了分析设计，如双变压器电路、滤波电路、驱动电路、采样电路以及保护电路。DSP控制功能包括控制算法、信号采样、SPWM波生成以及故障处理等。最后制作了实验样机，对瞬态波形采集并且测量了样机效率和负载波动下输出的稳定性。实验结果表明该系统输出波形较好，转换效率高，可以满足车载设备对电能质量的要求。关键词

5、：车载逆变器；SPWM；单极性倍频；TMS320F28335；多闭环控制IABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofautomotiveindustryandimprovinglevelofconsumption,peoplehavealsoputforwardhigherrequirementsforvehiclepowersupply.Nowadaysthevehicleinverterpowersupplyhasgraduallybecometheessential

6、sincars.Therefore,itisofgreatsignificancetostudyacost-effective,highefficiencyandperfectfunctionofthevehicleinverterpowersupply.Forpowersupplyperformancerequirementsofthevehicleinverter,thispaperusestheadvancedcontrolstrategyisusedtodesignadigitalvehiclei

7、nverterbasedonDSPprocessor.Inthispaper,thebasicstructureandworkingprincipleoftheinverterareanalyzedfirstly,andthenthemodulationmethodaresimulatedandanalyzed,theunipolarfrequencydoublingSPWMmodulationtechnologyisdetermined.Inthedesignofinvertercontrolsyste

8、m,thestructureoftheinverterpowersupplyisanalyzedandstatespacemathematicalmodelisestablishedinthispaper,thentheproblemofpoorstabilityandinsufficientrobustnessofthetraditionaldouble-loopPIDcontrolmethodisdiscussed.Ont