基于 DSP的三相 SPWM變頻電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,該控制系統(tǒng)采用不對(duì)稱規(guī)則采樣算法和 PID算法,輸出的電壓波形基本為正弦波,且具有故障保護(hù)功能,可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入交流電源的自動(dòng)斷電,具有較高的可靠性。試驗(yàn)結(jié)果表明,該方案設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),控制效果好,廣泛用于電源行業(yè)。
作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,變頻電源的性能好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性。由于低功耗、電路簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)代變頻電源受到人們的青睞。變頻電源采用交流-直流-交流-濾波等技術(shù),輸出電壓、電流波形為純正弦波,頻率、幅度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。
本文介紹了基于DSP的三相變頻電源控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,通過(guò)有效利用TMS320F28335豐富的片上硬件資源,實(shí)現(xiàn)了SPWM的不規(guī)則采樣,并采用PID算法使系統(tǒng)產(chǎn)生高品質(zhì)的正弦波,具有運(yùn)算速度快、精度高、靈活性好、系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
一:系統(tǒng)總體介紹
根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,變頻電源可分為開(kāi)關(guān)型變頻電源與線性變頻電源兩大類。變頻電源采用結(jié)構(gòu)即交-直-交變換過(guò)程。首先通過(guò)單相全橋整流電路完成交-直變換,然后在DSP控制下把直流電源轉(zhuǎn)換成三相SPWM波形供給后級(jí)濾波電路,形成標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。變頻系統(tǒng)控制器采用TI公司推出的業(yè)界浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)控制器TMS320F28335。它具有150MHz的高速處理能力,32位浮點(diǎn)處理單元,單指令周期內(nèi)32位累加運(yùn)算,能夠滿足應(yīng)用對(duì)更快代碼開(kāi)發(fā)和集成控制器的浮點(diǎn)處理器性能的要求。與上一代的數(shù)字信號(hào)處理器相比,F(xiàn)2833x浮點(diǎn)控制器不僅性能平均提高50%,而且具有精度更高、軟件開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)化、與定點(diǎn)C28x TM控制器軟件兼容的特點(diǎn)。
二: 系統(tǒng)總體框圖
(1)整流濾波模塊:對(duì)電網(wǎng)輸入的交流電源進(jìn)行整流濾波,為變流器提供紋波較小的DC電壓。
(2)三相橋式逆變器模塊:將DC電壓轉(zhuǎn)換為交流電。功率級(jí)采用智能IPM功率模塊,具有電路簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn)。
(3)濾波模塊:濾除干擾和無(wú)效信號(hào),使輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)正弦波。
(4)控制電路模塊:檢測(cè)輸出電壓和電流信號(hào)后,根據(jù)一定的控制算法和策略產(chǎn)生SPWM控制信號(hào),控制IPM開(kāi)關(guān)管的通斷,以保持輸出電壓穩(wěn)定,同時(shí)通過(guò)SPI接口完成輸入電壓信號(hào)和電流信號(hào)的程控調(diào)理。采集單元完成輸出信號(hào)的頻率測(cè)量。
(5)電壓電流檢測(cè)模塊:根據(jù)要求,需要實(shí)時(shí)檢測(cè)線路電壓和相電流的變化,因此需要三個(gè)電壓檢測(cè)電路和三個(gè)電流檢測(cè)電路。所有檢測(cè)信號(hào)由電壓跟隨器隔離,然后由TMS320F28335的A/D通道輸入。
(6)輔助電源模塊:為控制電路提供滿足一定技術(shù)要求的DC電源,保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
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