基于DSP数字式逆变电源的设计与控制

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随着数字处理器的发展,数字化电路的设计已成为主流,为了弥补模拟电路的控制缺陷,跟上数字式电源的发展潮流,体现数控的优势,本文设计一种基于DSP处理器的数字式单相全桥逆变电源。  为了获取理想的正弦波电源输出,论文重点分析了单相逆变电路的基本结构和工作原理,并相应的在MATLAB软件上对各种SPWM调制方法进行仿真分析比较,最终选择了单倍频SPWM调制技术。为了在DSP中实现调制技术的数字化,论文详细分析了SPWM波的自然采样法和规则采样方法。  在对逆变电源控制系统的设计中,论文首先分析了单相逆变电源电路的结构并建立了连续空间数学模型,然后针对逆变电源的控制系统提出了一整套改进的PID控制算法,最后针对单闭环控制和双闭环控制两种方案进行了分析对比,并在MATLAB上对这两种控制方案进行了建模仿真,通过分析仿真结果波形,可以看出双闭环控制方案在稳定性和动态性方面都优于单闭环控制方案,双闭环PID控制策略可以很好的达到电源性能要求。基于以上分析,本文最终选用双闭环控制方案,并从理论和仿真的角度验证了本系统采用的控制方案的正确性和可行性。  论文根据设定的逆变电源技术指标以及仿真实验结果,分别对硬件电路和软件程序进行了具体的设计。主要包括逆变电源主电路和DSP控制系统的设计,其中对构成系统的主要电路进行了分析,如驱动主电路、保护电路和滤波电路等。系统软件采用模块化结构,除了主程序外,还包括PID算法、A/D采样、SPWM控制波形及死区优化补偿和故障处理等子程序模块。  在研究和设计的基础上以TMS320F2812为控制芯片制作了实验平台,完成了实验系统的调试工作,给出了试验波形,对设计做出了实验验证。实验结果表明,本文采用的控制算法和控制策略能够很好的获得稳定的电压输出和低的谐波失真,达到了预期的设计目的。
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