基于DSP的SPWM变频电源的设计

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1、第29卷第4期2012年8月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．29No．4Aug．2012，’+”+”+“+。、}电信工程}、。+．．+．+。+．■文章编号：2095—1248(2012)04—0051—04基于DSP的SPWM变频电源的设计徐宏宇，戴东鹏(沈阳航空航天大学电子信息工程学院，沈阳110136)摘要：本文主要介绍了基于正弦脉宽调制(SPWM)变频电源的软硬件设计方法。主电路由不可控整流及智能功率模块(IPM)电路组成，使得变频电源具有较高的可靠性；控

2、制部分采用1I公司的DSP实现了基于单极倍频的SPWM波形的数字化生成算法。该算法具有谐波失真小等优点，另外在软件设计中采用了双闭环数字PID控制方法，使得变频电源的输出稳定性得到了进一步的提升。关键词：变频电源；SPWM；单极倍频；DSP；PID中图分类号：TP23文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2012．04．012ThedesignofSPWMvariablefrequencypowersupplybasedonDSP，XUHong—yu，DAIDong—peng(SchoolofE

3、lectronicInformationEngineering，ShenyangAerospaceUnivers埘，Shenyang110136)Abstract：Thispaperdescribesthehardwareandsoftwaredesignmethodforsinusoidalpulsewidthmodula-tion(SPWM)variablefrequencypowersupply．Themaincircuitconsistsoftheuncontrolledrectifierandintelligentpo

4、wermodules(IPM)，whichensureshighreliabilityofthevariablefrequencypowersupply．ThecontrolunitadoptstheDSPtoachievetheunipolarfrequency—·multiplierSPWMalgorithmwithlowhar‘Imonicdistortion．Inaddition．thedesignofthesoftwareusesthedualloopdigitalPIDcontrolmethodtoimproveth

5、estabilityofthevariablefrequencypowersupply．Keywords：variablefrequencypowersupply；SPWM；unipolarfrequencymultiplication；DSP；PID变频电源可以提供纯净可靠的、低谐波失真、高稳定的频率和稳压率的正弦波电力输出，作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标⋯。目前使用的数字控制变频电源，主要由单片机进行控制。由于单片机的性能有限，基于单片机的变频电源系统多采用查表法生成PWM波1

6、2j，实时性与精度较差。本文介绍了一种基于DSP芯片TMS320F2812的变频电源系统。由于DSP强大的运算能力，可很好地解决实时性与精度的问题，也使得一些先进的控制策略应用于变频变压电源的控制之中成为可能。1系统硬件设计本文研究的变频变压电源采用交一直一交变换结构，完成了一台1KW的样机。首先通过三相全桥整流电路完成交一直变换，然后DSP通过控制智能功率模块，把直流变换成SPWM波形供给后级滤波电路，最后形成标准的正弦波口1。DSP采用TI公司的32位定点高效能控制器TMS320F2812，其频率高达150MHz，大大提高了

7、系统的控制精度和芯片处理能力，芯片基于C／C++高效32位TMS320C28X内核，并提供浮点收稿日期：2012—07—0l作者简介：徐宏宇(1965一)，男，辽宁岫岩人，副教授，主要研究方向：信号获取与处理，Ermail：xu_hongyu65@sina．com。52沈阳航空航天大学学报第29卷数学函数库，从而可以在定点处理器上方便的实现浮点运算。显示和按键电路较为简单，本文中就不再累述，主要介绍主电路和信号调理电路的构成。1．1主电路构成主电路主要包括三相整流电路、IPM(Intelli—gentPowerModule)电路

8、及LC滤波三部分。三相整流电路采用不可控整流电路，由6只整流二极管和吸收负载感性无功功率的直流稳压电容组成。采用二极管不可控整流电路可以提高网侧电压功率因数，整流所得直流电压经电容稳压后供给后级逆变电路，其中电容两端并联电阻用于泄放电容的残存电量，其中整流模块采