摘要
通過采用TMS320F28069構(gòu)成逆變電源的SPWM核心控制電路,設(shè)計逆變器,并對逆變器的性能進行改進。并且具有輸出過流保護,輸入過壓保護以及過熱保護等功能。
引言
1.本系統(tǒng)設(shè)計背景及設(shè)計目
電子技術(shù)在飛速發(fā)展,逆變器被日常生活中所廣泛使用,車載系統(tǒng),通信系統(tǒng),太陽能智能家居領(lǐng)域。逆變器是把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的設(shè)備。它由逆變單元、控制單元和濾波單元組成。在國內(nèi)外因使用汽車的外出工作較高,可用逆變器連接蓄電池帶各種工具工作。采用逆變技術(shù)的目的是為了從直流電中獲得不同或變化形式的交流電。 例如:
(1)太陽能板或蓄電池產(chǎn)生的直流電逆變?yōu)樾枰慕涣麟? 如不間斷電源(UPS)、應(yīng)急燈系統(tǒng)電源等。
(2)獲得可變頻率的交流電源 如交流電動機調(diào)速變頻器等。
(3)獲得更好的穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)性能,使電源設(shè)備小型化,高效智能化。
1.2本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容
DC-DC總體設(shè)計思路是通過電壓模式PWM控制器SG3525雙路輸出方波控制推挽式變壓器T連接的雙端MOSFEI開關(guān)管交替導(dǎo)通和截止工作,推挽式變壓器輸出方波經(jīng)過整二極管整流后電容濾波輸出直流電壓,但是為了穩(wěn)定輸出電壓,在輸出端增加光耦PC817和穩(wěn)壓器TL431構(gòu)成反饋回路間接實時調(diào)節(jié)SG3525占空比來控制穩(wěn)定輸出電壓。
DC-AC采用TMS320F28069實現(xiàn)SPWM和控制。
系統(tǒng)總體設(shè)計方案
2.2DC-AC逆變設(shè)計方案和原理
方案一:單極性控制原理
SPWM單極性逆變控制,如圖2-1所示,由2個橋臂構(gòu)成,一個橋臂(S3,S4)以載波開關(guān)頻率工作,稱為高頻載波臂;另一個橋臂(S1,S2)以調(diào)制頻率進行切換,稱為低頻調(diào)制臂
單極性逆變有兩種產(chǎn)生SPWM控制方法,單邊調(diào)制和雙邊調(diào)制,給定正弦調(diào)制波為AC的輸出頻率,三角載波信號為高頻臂的頻率,經(jīng)過幅值的比較,產(chǎn)生SPWM波,如圖2-2所示。高頻臂上管的開關(guān)狀態(tài)由正弦波與三角波比較而決定,當(dāng)三角波幅值大于正弦波幅值時S3開通,反之則為關(guān)斷狀態(tài),除去設(shè)置好的死區(qū)時間,高頻載波臂上管與下管的開關(guān)狀態(tài)完全相反的。可得到SPWM規(guī)律的開關(guān)控制信號,實現(xiàn)逆變器的正弦波輸出.
方案二:雙極性控制原理
雙極性SPWM控制方式采用的是正負交變的雙極性三角載波與正弦調(diào)制波,如圖3所示,可通過uc與ur比較直接得到雙極性的SPWM波信號,不需要相位轉(zhuǎn)換電路。
雙極性SPWM控方式與單極性相比之下,雙極性優(yōu)點有:主電路和控制電路簡單;雙極性缺點有:功率管都工作在載波頻率狀態(tài)(高頻開關(guān)狀態(tài)),開關(guān)損耗較大,功率管容易損壞。單極性優(yōu)點有:可以得到理想的正弦輸出電壓,因為有兩個功率管工作在低頻狀態(tài)下,很大的減小了開關(guān)損耗,母線電壓值需要單電源供電就足夠了,功率管的使用壽命均衡,提高了可靠性,輸出電壓的中、高次諧波分量較小。單極性缺點有:控制電路復(fù)雜,過零點失真問題只能降低,無法消除。最后選擇單極性控制方式做DC-AC。
系統(tǒng)硬件設(shè)計
1.SPWM的實現(xiàn)
SPWM用硬件實現(xiàn)是通過低頻正弦調(diào)制波和高頻三角載波比較實現(xiàn),載波和調(diào)制波的比值就是調(diào)制比,也是單片機中的SPWM的點數(shù),也實現(xiàn)了按正弦變化的PWM即SPWM實現(xiàn)了。
2.全橋拓撲及驅(qū)動的設(shè)計
半橋驅(qū)動器IR2104的7腳和5腳輸出不同的方波來控制IRF740的導(dǎo)通,當(dāng)7腳輸出高電平5腳輸出低電平時第一個和第三個IRF740導(dǎo)通,當(dāng)5腳輸出高電平7腳輸出高電平時第二個和第四個IRF740導(dǎo)通。
3.TMS320F2806?芯片特點
1.采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù),使得內(nèi)核、I/O?供電電壓分別為1.8V和?3.3V,減少了控制器的損耗;100MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到10ns,從而提高了控制器的實時控制能力。
2.基于TMS320C2XX?DSP的CPU核,保證了TMS320LF240X系列DSP代碼和?TMS320系列DSP代碼兼容。
3.片內(nèi)有高達32K?×16位的Flash程序存儲器;高達10K×16位的SARAM;?10K×16位的OTP?ROM。還有4K×16位的Boot?ROM空間。
4.l2位ADC轉(zhuǎn)換器,其特性為:最小轉(zhuǎn)換時間為160ns、8個或16個多路復(fù)用?的輸入通道,采集時間和轉(zhuǎn)換時間分開,提高了采樣率和輸入阻抗,并且支持自動順序采樣,不需CPU干預(yù)。
調(diào)試過程中部分波形
主要代碼
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