基于dsp的双闭环spwm逆变器研究

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1、万方数据第24卷第12期2007年12月机电工程MECHANICAL＆ELECTRICALENGINEERINGMAGAZlNEV01．24No．12Dec．2007基于DSP的双闭环SPWM逆变器研究薛法洪，陈其工，江明(安徽工程科技学院电气传动与控制安徽省高校重点实验室，安徽芜湖241000)摘要：采用TI公司的16位数字信号处理器TMS320LF'2406设计了l台lkVA的逆变器样机。该逆变器设计中采用了基于输出电压瞬时值和有效值反馈的双闭环控制结构，设计了完整的系统硬件和软件，并进行了相应的实验验证。实验结果表明，该系统具

2、有良好的动静态性能。关键词：逆变器；正弦脉宽调制；数字信号处理器；双闭环中图分类号：TP464文献标识码：A文章编号：100l一455l(2007)12—0063一03ResearchofdoublecIosed．100pSPWMinverterbasedonDSPXUEFa-hong，CHENQi—gong，JIANGMing(A，lljl谢研k60mto叮旷E如ctr缸Dr沁口凡dGon加Z，A乃^uf跏妇e瑚妙矿死c^no幻盯口Ⅱd&ieMe，耽矗u241000，C_Ili，l口)Abstract：AlkVAinverters

3、amplewasdesignedwiththedigitalsignalprocessorTMS320LF2406producedbyTIcompany．Thedoubleclosed．100pcontrolstmctu弛ofoutputvoltageinstantaneousvalueandRMSvaluewasadopted．Thehardwareandsoftwareoftheinverterwerepresentedindetail，andexperimentwascarriedon．Thedynamicandsteadyp

4、erfomance8ofthesystemareprovedtobebetterbytheexperimentalresults．Keywords：inverter；sinusoidalpulse·widthmodula“on(SPwM)；digitalsignalpmce8sor(DsP)；doubleclosed—loop0前言在电力系统中，为了保证供电可靠性要求较高的重要设备能正常工作，发电厂、变电站都需安装电力逆变器或uPs，而可靠性是其最重要的指标。此外，电力逆变器通常还具有通讯和并联运行的功能。基于DSP控制的电力逆变器

5、，由于利用DsP进行全数字控制和PwM信号实时调制，使系统具有优越的性能。使用DsP控制具有以下优点⋯：①易于采用先进的控制方法和控制策略，使得逆变器性能更完美；②充分发挥了DsP的快速处理能力，从而提高了控制系统的实时性；③DsP的数字化控制消除了模拟系统中控制参数易漂移的缺点，从而提高了系统稳定性；④可以通过标准的Rs-232、Rs485接口，进行计算机远程监控；⑤使逆变器的并联运行更方便。在逆变电源系统中，通常要求反馈速度较高的内环有足够高的处理速度，与之相应，所采用的控制方式不应过于复杂。PID控制恰恰可以满足这样的要求，它

6、能够在较短的处理时间内完成控制算法，并可以根据具体情况选择合适的控制参数。本研究基于数字PID控制方式，设计并讨论双闭环SPwM电力逆变器样机。1系统主电路设计系统主电路结构，如图l所示。图l系统主电路r口也图1中，比为直流屏的输入电压，功率部分采用智能功率模块(IPM)，￡、c、尺，、C。组成可控阻尼的固定K型低通滤波器，r为工频升压变压器，系统采用单极性sPwM调制方式归。。1．1工频变压器设计工频变压器在逆变电源系统中通常起升压和电气隔离的作用，它对保证逆变器的效率、工作可靠性和输出电气性能起到非常重要的作用，因此逆变变压器的

7、收稿日期：2007—06—2l·基金项目：安徽省重点科技计划资助项目(07010202090)作者简介：薛法洪(1976一)，男，江苏盐城人，主要从事电力电子技术及现代电力传动控制方面的研究。万方数据·64·机电工程第24卷设计非常重要。(1)确定匝比。匝比的设定须满足：当直流输入电压为所允许的最小值时，仍能保持额定输出。考虑到SPwM控制时的调制深度，本研究中变压器的匝比为：Ⅳl130瓦2丽。(2)定制变压器。根据上述的匝比及1kVA的容量即可定制工频变压器，同时要满足一定的尺寸要求及保证较小的漏磁和振动噪声。1．2可控阻尼固定K

8、型低通滤波器设计1．2．1￡、C的计算IPM输出的是20kHz的sPwM波，基波频率为50Hz，通过频谱分析可知输出谐波主要集中在载波频率及2倍载波频率附近，为了使逆变器输出为标准正弦波，设置了如图1所示的固定K型低通滤波器。本研究滤