专业综合设计单项正弦逆变.docVIP

吉林化工学院信控学院专业综合设计说明书 单相正弦逆变系统设计 学生学号： 学生姓名： 王文君 专业班级： 电气 1003 指导教师： 刘刚 职 称： 副教授 起止日期：2013.08.26～2013.09.13 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology 专业综合设计任务书 一、设计题目：单相正弦逆变系统设计 二、设计目的: 1．理解单相正弦逆变系统基本工作原理； 2．掌握计算法SPWM控制信号产生方法和MSP430单片机使用方法； 3．掌握MSP430单片机片内定时器模块TB7使用方法，掌握C430语言编程方法。 三、设计任务及要求 1．设计单相正弦逆变系统电路和系统监控程序； 2．焊装单相正弦逆变系统电路，实现按键设定频率数值，显示器显示频率值，示波器观测SPWM控制信号和电路输出电压波形，频率误差小于1Hz、调整步进值1Hz。作品中必须留有示波器、测量仪表测量端子和与实验台连接端子。 3．对于相同主电路，比较同步SPWM控制信号与异步SPWM控制信号优缺点。 4．撰写设计说明书。 四、设计时间及进度安排 设计时间共三周,具体安排如下表： 周次 设 计 内 容 设计时间 第一周 学习MSP430单片机使用方法，查找相关资料。设计单相正弦逆变系统电路。 2013.8.26-2013.8.30 第二周 设计MSP430单片机程序和焊装单相正弦逆变系统电路。 2013.9.2- 2013.9.6 第三周 完成单相正弦逆变系统电路调试，编写设计说明书。提交作品及设计说明书，评定专业综合设计成绩。 2013.9. 9-2013.9.13 五、指导教师评语及学生成绩 指导教师评语: 2013年 9 月15 日 成绩 指导教师(签字): 目 录 专业综合设计任务书 I 目 录 II 第1章 系统设计结构图 1 第2章 单元电路设计与分析 2 2.1单片机电路设计 2 2.2显示电路设计 5 2.3单向逆变桥设计电路分析 6 2.4SPWM控制技术 9 结论 12 参考文献 13 附录:电路原理图 14 第1章 系统设计结构图 本次专业综合设计主要任务是通过按键输入逆变频率，并能将此频率显示在数码管上，而输入的频率经单片机将其变换成相应的SPWM控制信号，经隔离、驱动控制逆变桥四个开关管。当将24V直流电压加到逆变桥时，逆变桥输出频率可调交流电压。正弦波逆变器，其主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源。逆变器的负载多半是感性负载。为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器，即它既可以把直流电能传输到交流负载侧，也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。 综上所述，系统结构图如图1-1所示。 图1-1系统结构框图 第2章 单元电路设计与分析 2.1单片机电路设计 2.1.1 单片机的选择 方案一：采用目前比较通用的51系列单片机。此单片机的运算能力强,软件编程灵活,自由度大。虽然该系统采用单片机为核心,能够实现对外围电路的智能控制,但核心控制部件使用89C51时,为达到设计的要求,外围电路必须加上D/A芯片,这就使得整个系统硬件电路变得复杂,而且D/A器件价格较高,使得系统的性价比偏低。 方案二：采用MSP430F169单片机。此单片机功能较强，性价比高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗小及具有较高的数据处理和运算能力。由于MSP430F169单片机内部集成了D/A转换器,不需外加D/A。此种方案既能实现智能化的特点,简化硬件电路,提高测量精度,这给调试、维护和功能的扩展、性能的提高,带来了极大的方便，使得系统的性价比提高。 鉴于上面考虑,我们采用方案二。 2.1.2 MSP430F169片内结构简介 16位CPU通过总线连接到存储器和外围模块。只读存储器60KB，随机存储器4KB。 外围模块（片内外设）：经过MAB、MDB、中断服务及请求线与CPU相连。时钟模块可外接两个晶振，低速选用32768Hz晶振，高速晶振最高可选到8MHz。在使用高速时钟和端口时要根据需要将其初始化。 看门狗、定时器A、比较器A等与MSPF413单片机使用方法相同，但无液晶驱动器。 TB、TA基本相同，这里详细讲解定时器A。MSP430F413芯片中含有TimerA3模块,其常用的外引线有三条：TACLK、TA1和TA2。 TACLK：定时器_A输入时钟（48脚）