基于dsp的雙閉環(huán)spwm逆變器研究

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第24卷第12期2007年12月機(jī)電工程MECHANICAL＆ELECTRICALENGINEERINGMAGAZlNEV01．24No．12Dec．2007基于DSP的雙閉環(huán)SPWM逆變器研究薛法洪，陳其工，江明(安徽工程科技學(xué)院電氣傳動(dòng)與控制安徽省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽蕪湖241000)摘要：采用TI公司的16位數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF'2406設(shè)計(jì)了l臺(tái)lkVA的逆變器樣機(jī)。該逆變器設(shè)計(jì)中采用了基于輸出電壓瞬時(shí)值和有效值反饋的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了完整的系統(tǒng)硬件和軟件，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具

2、有良好的動(dòng)靜態(tài)性能。關(guān)鍵詞：逆變器；正弦脈寬調(diào)制；數(shù)字信號(hào)處理器；雙閉環(huán)中圖分類號(hào)：TP464文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：100l一455l(2007)12—0063一03ResearchofdoublecIosed．100pSPWMinverterbasedonDSPXUEFa-hong，CHENQi—gong，JIANGMing(A，lljl謝研k60mto叮曠E如ctr缸Dr沁口凡dGon加Z，A乃^uf跏婦e瑚妙礦死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前言在電力系統(tǒng)中，為了保證供電可靠性要求較高的重要設(shè)備能正常工作，發(fā)電廠、變電站都需安裝電力逆變器或uPs，而可靠性是其最重要的指標(biāo)。此外，電力逆變器通常還具有通訊和并聯(lián)運(yùn)行的功能?；贒SP控制的電力逆變器

5、，由于利用DsP進(jìn)行全數(shù)字控制和PwM信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)制，使系統(tǒng)具有優(yōu)越的性能。使用DsP控制具有以下優(yōu)點(diǎn)?：①易于采用先進(jìn)的控制方法和控制策略，使得逆變器性能更完美；②充分發(fā)揮了DsP的快速處理能力，從而提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；③DsP的數(shù)字化控制消除了模擬系統(tǒng)中控制參數(shù)易漂移的缺點(diǎn)，從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；④可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Rs-232、Rs485接口，進(jìn)行計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控；⑤使逆變器的并聯(lián)運(yùn)行更方便。在逆變電源系統(tǒng)中，通常要求反饋速度較高的內(nèi)環(huán)有足夠高的處理速度，與之相應(yīng)，所采用的控制方式不應(yīng)過(guò)于復(fù)雜。PID控制恰恰可以滿足這樣的要求，它

6、能夠在較短的處理時(shí)間內(nèi)完成控制算法，并可以根據(jù)具體情況選擇合適的控制參數(shù)。本研究基于數(shù)字PID控制方式，設(shè)計(jì)并討論雙閉環(huán)SPwM電力逆變器樣機(jī)。1系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)，如圖l所示。圖l系統(tǒng)主電路r口也圖1中，比為直流屏的輸入電壓，功率部分采用智能功率模塊(IPM)，￡、c、尺，、C。組成可控阻尼的固定K型低通濾波器，r為工頻升壓變壓器，系統(tǒng)采用單極性sPwM調(diào)制方式歸。。1．1工頻變壓器設(shè)計(jì)工頻變壓器在逆變電源系統(tǒng)中通常起升壓和電氣隔離的作用，它對(duì)保證逆變器的效率、工作可靠性和輸出電氣性能起到非常重要的作用，因此逆變變壓器的

7、收稿日期：2007—06—2l·基金項(xiàng)目：安徽省重點(diǎn)科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(07010202090)作者簡(jiǎn)介：薛法洪(1976一)，男，江蘇鹽城人，主要從事電力電子技術(shù)及現(xiàn)代電力傳動(dòng)控制方面的研究。萬(wàn)方數(shù)據(jù)·64·機(jī)電工程第24卷設(shè)計(jì)非常重要。(1)確定匝比。匝比的設(shè)定須滿足：當(dāng)直流輸入電壓為所允許的最小值時(shí)，仍能保持額定輸出?？紤]到SPwM控制時(shí)的調(diào)制深度，本研究中變壓器的匝比為：Ⅳl130瓦2麗。(2)定制變壓器。根據(jù)上述的匝比及1kVA的容量即可定制工頻變壓器，同時(shí)要滿足一定的尺寸要求及保證較小的漏磁和振動(dòng)噪聲。1．2可控阻尼固定K

8、型低通濾波器設(shè)計(jì)1．2．1￡、C的計(jì)算IPM輸出的是20kHz的sPwM波，基波頻率為50Hz，通過(guò)頻譜分析可知輸出諧波主要集中在載波頻率及2倍載波頻率附近，為了使逆變器輸出為標(biāo)準(zhǔn)正弦波，設(shè)置了如圖1所示的固定K型低通濾波器。本研究濾