基于DSP的点焊逆变电源硬件控制系统研究

基于DSP的逆变电源控制器的设计

基于DSP的逆变电源控制器的设计摘要本文讨论的逆变电源控制器采用数字信号处理器（dsp）对逆变电源系统进行全数字控制，通过改变pwm波形的脉冲宽度和调制周期可以达到调压和变频的目的，并融合了多元化的保护功能使逆变电源系统的驱动电路变得简单可靠。

关键词逆变；脉宽调制；svpwm；控制器中图分类号tm4 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）49-0184-02许多行业的用电设备不是直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。

其幅值、频率稳定度及变化方式因用电设备的不同而不尽相同，例如通信电源、不间断电源、医用电源等都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。

电力系统中，将电网交流电通过整流技术变成直流电，然后通过逆变技术，将直流变成高频交流，再通过高频变压器降压，就达到缩小变压器体积和提高供电质量的目的了[1]。

工控行业中，应用广泛的交流伺服电机的驱动单元使用的是频率可调的三相交流电，而电网提供的交流电是不变的，为了得到幅值和频率可调的三相交流电，我们需要进行直交变换。

本文采用了ti公司生产的32位定点dsp控制器tms320f2812作为控制器主处理器，采用先进的svpwm空间矢量控制算法，并且融合了多元化的保护功能，通过电流采样实现了逆变电源的过流和短路保护，具有良好的实用性。

1 系统结构逆变器中的变流器由三组igbt组成，在其运行的过程中，igbt 的通断频率是很高的，这就需要驱动信号发生器有较高的运算速度，能够产生所需频率的驱动信号，而高性能控制器dsp可以满足这个要求。

ti公司生产的32位定点dsp控制器tms320f2812，其工作频率高达150mz，高性能的32位cpu，大大提高了控制系统的控制精度和芯片处理能力，是目前控制领域最先进的处理器之一，其pwm发生电路可以根据需要直接改变pwm输出频率，随时改变pwm 的脉宽，能够满足逆变器的控制要求。

基于DSP 移相调频控制的逆变电源研究

软开关调控。
基于ＤＳＰ移相调频控制的逆变电源研究
２主电路拓扑与控制策略
２．１电源的主电路拓扑变换器采用两级串联的ＡＣ／ＤＣ－ＤＣ／ＡＣ结构，输
Ｐ０＝Ｉ２Ｒ＝
８ !２Ｒ
Ｕｄ２ｃｏｓ（４ !／２）
式中Ｕｄ—— —逆变器输入电压值
（３）
入采用三相ＡＣ／ＤＣ不控整流，输出采用负载串联谐
３ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２）简介［５］
ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２是ＴＩ公司生产的专用于电气控制和传动控制的集成３２位ＤＳＰ芯片，它首次采用片内Ｆｌａｓｈ，采用了多组总线并行机制，具有速度高达１５０ＭＨｚ的指令周期频率，保证了信号处理的实时性；１６路的ＰＷＭ输出通道；它存在两个独立的事件管理模块（ＥＶＡ，ＥＶＢ）来实现各种功能控制，每个事件管理模块拥有两个独立的１６位通用定时器、３个比较单元及３个捕获单元等等。ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２还提供方便的输入输出控制外围接口单元，能够实现与其他设备的通信，进而实现键盘、ＬＣＤ操作等友好的人机界面。
６示出的输出电压和输出电流仿真波形证明，在输
出电压占空比Ｄ＝１００％（满载）和Ｄ＝２５％（轻载）的
负载条件下，输出电流均为标准正弦波，且保持连
续，表明电源具有良好的调功性能，实现了软开关。
图６系统不同负载率下输出电压电流仿真波形
在仿真分析的基础上，设计了一台２５ｋＨｚ／１０ｋＷ感应加热高频逆变电源实验样机，图７示出其输出电压电流在不同负载率条件下的实验波形，表明实
逆变电源，给出了主电路拓扑结构，分析了其控制原理并设计了其控制程序流程图。新颖的ＰＳＦＶ控制能够实现输出
电压９０％的调整率，输出电流波动小于单纯移相调功ＰＷＭ方式，并在轻载时保持连续。功率开关器件零电压零电流

精密逆变电阻点焊电源DSP控制系统

ＣＡＯＢａＣＨＥｈ．ｏｇ．ＡＮＷｅ．ｎ，ＡＮＧｅｇｈ０ｉｏ，ＮＺｉｈｎＴｉｅｇＨＵｆＺｎ．ａ
（（ｉｅｏｅｈｎｃｌｎｉｅｒｇＳｕｈＣｉａＵｉｅｓｙｏｅｈｏｏｙＧａｇｈｕ５０４ＣｉａＣ）ｅｆｃａｉａＥｇｎｅｉ，ｏｔｈｎｎｖｒｉｆ（ｎｌｇ，ｕｎｚｏ６０，ｈｎ）ｌｇＭｎｔＴ，＇１
逆变电阻点焊机问世以来，了传统的电阻点焊
电源相比，具ｒ良好的１艺性能Ｌ动态响应，接ｊ焊
过捍精密可控，焊质量高，点近印来受到了越来越广泛的重视ｌＩ随着大功牢电力电子器什、成电路１。－１集
曹彪，志宏。伟峰，增好陈谭黄
（南理工大学机械工程学院，东广州５０４）华广ｌ６０
摘要：了高逆变电阻点焊的控制精度，为提完善电源的功能，了一种基于ＤＰ的逆变电阻点焊设计Ｓ
的控制电路。该控制电路ＤＰ芯片ｄＰＣ０６１ＳｓＩ３Ｆ００为核心，包括多信息检测、／输出控制、盘与ＤＡ键
，ＰＣ３１（ｌ０ｉｈｐｅｉｏＷｎｅｔｒｉｔｓｇｅｔｈＯｌ。ｌｓｓｅｉｃｕｅｈｈ — ｌｒｔｎｄｔｃｉｇ．／ｕｐｔｔｌ０＇Ｉ０ｆｒｈｇｒｃｓｎＲＳｉｖｒｓ，ｉｎ，ＴｅＣｌｌｙｔｍｎｌｄｓｔｅｍｕｉｉｂｍａｉｅｅｔｓ６ｉｅｅ．ｔｏｎｏｎＤＡｏｔｕｖｒｌｎｋｙｏｉｎｕｔｇｈｃｉｇｓｒａｃｍｍｕｉａｉｇｃｒｕｔａｄＳｎＦｅｔｓ，ｏｌｇ．ｅｂａ’ ｉｐｔｎｌｍｔｉｄｉｎＣＩｉｐａｉｇ，Ｏｏｅ‘ ｉ，ｈｃｅｋｎ。ｅｉｌｏ／｜ｎａｌｎｃｔｉｉｎＯｏ．ｈｅｔｎｃｓｒｓｈｈｗｔａｈｙｔｎ：ｌｏｔｌ｝ｖｒｒｘｃｌａｄｒｐｄｙ，ｎｅｌｅｔｅｍｕｉｒｍｅｅｎｔｒｇａｄｆｕｔｉｇｏｉ．ｅｕｓｓｏｈｔｅｓｓｅｌ（ｌｃｎｒ［１ｉｅｌａｔｎａｉｌａｄｒａｉｈ — ａａｔｒｍｏｉｉｎｌｄａｎｓｔａｏ１ｎ２ｃｅｙｚｈｌＪｏｎａｓ

基于DSP的逆变器硬件设计

基于DSP的逆变器硬件设计本文针对中小功率三相变频电源，提出基于DSP28335控制器对三相电压型桥式逆变电路做系统设计工作。

从逆变器的工作原理、逆变系统硬件设计以及逆变系统软件设计三个方面在文中进行论述。

硬件设计包括以DSP （TMS320F28335）为核心控制器的最小系统，采用PWM控制技术，设计出控制电路。

以主电路、驱动电路、保护电路、滤波电路、采样电路和其他辅助电路的硬件设计为基础组成一套完整的逆变输出系统。

并以交流异步电机作为负载，实现其恒压频比调速的控制目标。

标签：逆变器，异步电机，三相桥式逆变，恒压频比控制，DSP283351 研究背景和意义随着电力电子技术及电力半导体的飞速发展，发达国家大量推广采用了逆变技术的电源，由此推动了各种工业技术的发展，也促进了逆变式电源的发展。

电力电子功率开关器件的高压大容量化、集成化、全控化、高频化及多功能化方向的发展，相信不久的将来逆变电源将会进入一个新的发展时代[3]。

现代逆变技术是研究逆变电路理论和应用的一项科学技术，它建立在工业电子技术、半导体器件技术、现代控制技术、现代电力电子技术、半导体交流技术、脉宽调制（PWM）技术等学科基础之上的一项实用技术。

它的研究对逆变器性能的提高与进一步推广应用，以及对电力电子技术的发展，都有十分重要的意义，是当前逆变器的发展方向之一。

逆变技术是电力能源利用、提高供电质量等领域的重要环节，逆变器作为核心装置，实现电源交换系统中重要的能量转换，决定了系统输出的稳定性和转换效率，是当今世界在电源交换领域研究的重点。

2 三相桥式逆变电路原理三个单相逆变电路可以组合成一个三相逆变电路。

但在三相逆变电路中，应用最为广泛的还是三相桥式逆变电路，采用IGBT作为开关器件的三相电压型桥式逆变电路如图2-1所示，可以看成是由三个半桥逆变电路组成。

电路的直流侧通常只有一个电容器就可以了，但为了方便分析，画作串联的两个电容器并标出假想中点N’。

基于DSP闭环控制的逆变器

DSP闭环控制逆变器的实现与应用
DSP闭环控制逆变器的硬件实现
1 2 3
硬件架构
基于DSP的闭环控制逆变器通常采用模块化设计，包括主电路、控制电路、驱动电路和保护电路等。
核心元件
主电路的元件包括开关管、滤波器和变压器等，控制电路的核心元件是DSP控制器和相关外围电路。
电路连接
各电路元件通过合理的连接，实现能量的转换与控制。
DSP的主要应用领域
总结词
通信、音频处理、图像处理、控制系统等
详细描述
DSP技术在通信、音频处理、图像处理、控制系统等领域有着广泛的应用，如语音识别、音频编解码、图像识别、雷达信号处理等。
基于DSP的控制系统设计
总结词
实时性、高精度、稳定性
详细描述
基于DSP的控制系统设计具有实时性、高精度和稳定性等特点，能够实现对复杂系统的精确控制和优化管理。
03
基于DSP的闭环控制逆变器设计
闭环控制系统的基本原理
反馈控制
通过比较期望输出与实际输出之间的误差，调整系统参数以减小误差。
负反馈
将系统输出信号反馈到输入端，用于纠正系统误差。
比例-积分-微分控制
通过调整比例、积分和微分系数，改善系统动态性能和稳态精度。
基于DSP的闭环控制逆变器设计方法
快速响应
DSP的高速运算能力使得逆变器能够快速跟踪负载变化。
闭环控制逆变器的优点与局限性
• 灵活性：可实现复杂的控制算法，适应不同的应用场景。
闭环控制逆变器的优点与局限性
对硬件要求高
需要高性能的DSP和高速A/D转换器等硬件支持。
抗干扰能力有限
容易受到电网波动、电磁干扰等外部因素的影响。

基于DSP的数字逆变电源的设计(毕业设计)

本科毕业设计说明书基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计THE DESIGN OF DIGITAL INVERTER BASED ONTMS320LF2407A学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：2013年06 月01 日基于TMS320LF2407A的数字逆变电源的设计摘要逆变电源是一种采用电力电子技术是进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。

逆变电源技术是一门综合性的产业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。

逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域。

电源技术的发展使得数字控制系统控制的电源取代传统电源已成为必然。

逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。

目前逆变电源的核心部分就是逆变器和其控制部分，虽然在控制方法上已经趋于成熟，但是其控制方法实现起来还是有所困难。

因此，对逆变电源的控制和逆变器进行深入研究具有很大的现实意义。

随着现代科学技术的迅猛发展，逆变技术目前已朝着全数字化、智能化、网络化的方向发展。

而作为专用的DSP的出现，更是为研究和设计新型的逆变电源提供了更方便、更灵活、功能更强大的技术平台。

本文采用美国德州仪器公司(TI)新近推出的一种TMS320LF2407A数字信号处理器，作为逆变电源中的核心控制部分进行研究。

以实现所研制的逆变装置能输出标准的正弦交流电。

本文主要分析了变频电源技术现状、发展趋势和存在的难点，指出论文的研究内容和意义。

详细讨论了逆变器的SPWM调制法工作原理，介绍了数字实现时对称规则采样法和不对称规则采样法的特点。

通过分析SPWM波形产生规律和特点，选择了以不对称规则采样法为基础实现的单极性SPWM控制，并且具体介绍了DSP实现SPWM。

文中设计出了整个逆变电源的硬件结构，其主要核心部分是IPM和DSP控制部分。

基于DSP的电阻焊机电源控制电路设计

基于DSP的电阻焊机电源控制电路设计从中频逆变技术现状、中频逆变电源原理出发，提出并设计出了基于DSP(Digital Single Process)的大功率中频逆变电阻焊电源控制电路。

实验验证了此设计方案的可行性和优越性，即控制电路简化、器件少、体积小、降低了成本、短路保护动作可靠,满足性能指标的要求,提高了系统的控制精度等优越性。

1 引言电阻焊是一种重要的焊接工艺，具有生产效率高、成本低、节省材料和易于自动化等特点，被广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等工业。

近年来，随着汽车和制罐等制造业的迅速发展，专用电阻焊机也得到了空前的发展，逐步趋向自动化和机器人化。

焊接控制电源是电阻焊机系统中的一个重要组成部分，由于电力电子技术的快速进步，中频直流逆变电阻焊接电源作为一种新型的控制电源，以其显著的高质低耗的特点成为电阻焊电源的发展方向。

逆变控制型大功率直流电源，是一种节能，高效，结构简单的电源。

但是，目前功率过小，焊接技术不是很好，焊接质量得不到保证等问题[2]。

其关键是功率开关管的开关损耗大。

既浪费了电能，又影响了逆变电路工作的可靠性。

因此，在大功率电阻点焊直流电源中如何克服和减小开关损耗成了一个重要问题[6]。

当前国内的逆变电源电阻焊机多用模拟控制,控制电路相当复杂,维修困难,且整机体积大[1]。

而国外许多厂家研制的数字化电阻焊机,焊接自动化水平高,质量可靠,但是价格非常昂贵。

针对这个问题,本文将DSP（TMS320LF2407A）控制技术应用于逆变电阻焊机的研究中,以保证逆变电阻焊机的静、动特性品质,同时进一步体现逆变电阻焊机的轻巧、节能，安全、可靠的保护等特点。

本文介绍的基于DSP的大功率中频逆变电阻焊电源设计是一个很好的问题解决方案。

2 中频逆变电源中频逆变直流电阻焊机的供电电源是由三相工频交流电源经整流电路和滤波电容变成直流电源，再经由功率开关器件组成的逆变电路变成中频方波电源，然后输入变压器降压后经低管压降的大功率二极管整流成直流电源，供给焊机的电极对工件进行焊接（图1所示）。

基于DSP的逆变电源数字控制电路的设计

基于DSP的逆变电源数字控制电路的设计宋冬冬;马玉泉;田树耀【摘要】作为一种电能转换装置,逆变电源的基本工作原理是通过功率开关器件的开通和关断作用,把直流电能转化成交流电能.研究了基于DSP的数字控制正弦波逆变电源的电路拓扑结构、以及TMS320LF2407 DSP的程序设计方法,对系统硬件设计及软件设计做了深入的分析.针对单极性SPWM调制法的过零点振荡的问题,对单极性SPWM调制法进行了改进,并对调制方法进行了实验验证.研究了逆变电源控制系统硬件电路的参数设计,包括直流/交流电压采样电路的设计,交流电压采样电路的设计,推挽正激电路和全桥逆变电路中功率开关器件的驱动电路设计,逆变电源的输入过压/输出过流保护,以及控制系统中的辅助电源参数设计.实验表明,设计方案成熟可靠,具有很高的实际应用价值.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2013(035)003【总页数】4页(P29-32)【关键词】逆变器;DSP;全桥逆变;SPWM调制法【作者】宋冬冬;马玉泉;田树耀【作者单位】河北科技师范学院研究生部,河北秦皇岛066004;河北科技师范学院机电工程学院,河北秦皇岛066004;河北科技师范学院机电工程学院,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TM4510 引言作为独立风电系统中的中小功率正弦波逆变电源，其特点是:输入类型为蓄电池，输入电压多为24 V至48 V，属于低压大电流的DC/AC变换器。

由于电路处理的功率比较小，电磁兼容性问题不是十分严重，因此主电路选择了两级式结构以获得低成本和高功率密度的优势;同时选用隔离型DC/DC变换结构以满足电气隔离的要求。

1 逆变电源控制电路设计控制电路包括以TMS320LF2407A为核心，外围电路包括直流电压采样电路、交流电压采样电路、交流电流采样电路和辅助电源。

其结构图如图1所示。

1.1 基于TMS320LF2407的控制电路设计图1 基于TMS320LF2407的控制电路结构框图TMS320LF2407 为低功耗系列 DSP［1］。