电气工程及其自动化毕业论文-单、三相逆变器的研究与设计.docx

PAGEI

单、三相逆变器的研究与设计

摘要

随着科学技术的发展，交流电的应用非常广泛，在工作和生活的方方面面发挥着极其重要的作用。因此电网需要能够输出高质量的交流电，并需要具有良好的开关能力、电压调节、抗干扰能力等。交流电的产生核心是逆变器，但是其快速响应、高质量的波形主要还是依赖于合理的控制策略。

在对于逆变器的控制方法中，目前的方法有重复控制、单闭环控制、双闭环反馈控制、无差拍控制等。这些控制策略各具优缺点，根据实际情况中不同的控制要求，则采用不同的控制策略去优化控制系统。

本课题主要诠释了基于数字信号处理器(DSP)控制的单、三相逆变器数字控制实验系统的总体设计方案，详细分析了单相和三相逆变器的工作原理、部分硬件电路设计、相关参数设计以及用于DSP控制的软件设计。选用了基于电压的PI控制策略，建立了SPWM、SVPWM算法模型并通过建立MATLAB的仿真模型，仿真结果表明模型是可靠的。

关键词：SPWM，SVPWM，数字信号处理器DSP，PI控制，

PAGE37

目次

TOC\o1-3\h\u1绪论 1

1.1背景与意义 1

1.2逆变器的发展动态 1

1.3课题的研究内容 2

2PWM控制技术和方案选择 3

2.1产生SPWM的原理 3

2.2SVPWM的原理 6

2.3信号检测算法的比较及选择 9

2.4控制策略的比较及选择 12

2.4.1闭环PID控制 12

2.4.2电压电流双闭环控制策略 14

3主电路和硬件电路 15

3.1系统组成及原理 15

3.2系统主电路 15

3.2.1单相逆变电路 15

3.2.2三相逆变电路 17

3.3系统硬件电路 17

3.4参数计算 19

4仿真电路及波形 21

4.1单相逆变器仿真电路及波形 21

4.2三相逆变器SPWM法仿真电路及波形 22

4.3三相逆变器SPWM法仿真电路及波形 24

5程序设计流程图 27

5.1主程序 27

5.2EPWM模块初始化程序 28

5.3AD子程序 28

5.4中断子程序 29

5.5PI调节子程序 30

6系统电路调试 32

6.1单相电路调试 32

6.2使用SPWM方法的三相电路调试 33

6.3使用SVPWM方法的三相电路调试 34

结论 36

参考文献 37

1绪论

1.1背景与意义

随着国民经济的快速发展，世界不可再生能源日益枯竭，除了减少使用不可再生能源以外，在将一次能源转化成我们所需要的电能的过程中减少电能损耗，调高电能利用率显得尤为重要。通过使用电力电子技术来进行电能变换的过程，对解决当前面临的问题十分有效。其中逆变技术的电能变化的重要组成部分，利用数字信号处理器的数字控制是发展方向。

电能变换主要包括四种：AC/AC、整流（AC/DC）、逆变（DC/AC）、斩波（DC/DC），其中DC/AC的逆变技术在电能变换中占据着极其重要的地位。

逆变器是进行DC/AC转换的装置，内部由半导体器件组成。对于半导体器件的控制，首先兴起的是模拟控制技术，模拟控制技术虽然逐渐完善并成熟，但是其本身抗干扰能力弱、稳定性差。伴随着数字化时代的到来，人类对智能化要求越来越高，而模拟控制技术无法满足智能化设计，逐渐被数字控制技术所取代。采用数字控制技术的逆变器不仅稳定性好、智能化程度高、易于维护，而且其控制方法更加灵活、能够实现更加复杂的控制算法。

1.2逆变器的发展动态

逆变器/逆变电源技术的发展始终与功率开关器件及其控制技术的发展紧密结合，从晶体管的诞生开始经过几十年的发展，至今共经历了六个发展阶段:

第一阶段：1947年，晶体管的诞生引发了一场颠覆世界的电子技术革命。

第二阶段：50年代中旬，美国公司发明了第一只晶闸管，为电能变换创造条件。

第三阶段：70年代以来，关断晶闸管和双极晶体管的问世使逆变技术得到了发展。

第四阶段：80年代以来，功率场效应晶体管、绝缘栅晶体管和MOS可控晶闸管的诞生，促进了大容量逆变的发展。

与传统模拟控制相比，逆变器采用全数字化控制具有明显优势:

（1）简化了硬件电路，有重功耗小、重量轻的优点。

（2）控制灵活，只需要对软件程序进行修改，或者改变控制策略

（3）易于实现较为复杂的功能

（4）精度高，用软件控制具有较高的可靠性

在对于逆变器的控制中，PWM的思想极大地解决了功率放大问题，提高了电源的