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逆变电源的应用研究

发布时间: 2010-7-13 上午0:11

作者: YYIUI

等级: 初入江湖

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随着信息技术的发展,400Hz中频逆变电源供电系统作为世界各国越来越广泛应用于航空、航天、导/弹、雷达、通信、飞机、车辆的标准供电系统,一般为高、精、尖的电子设备提供工作电源。目前大部分逆变电源都采用模拟电路控制或是部分数字电路控制,系统可维护性差,升级困难。本文结合具体工程任务,主要致力于逆变电源的全数字控制技术的研究,在原有逆变电源的基础上,采用DSP生成SVPWM波作为信号源来替代原电路信号源的技术,以改善逆变电源的输出性能及提高逆变电源的可靠性。
  逆变电源采用数字控制,具有以下优点:
  1)数字控制(DSP)采用先进的控制方法和智能控制策略,使得逆变电源的智能化程度更高,性能更加完美;
  2)控制灵活,系统升级方便,甚至可以在线修改控制算法,而不必改动硬件电路;
  3)控制系统的可靠性提高,易于标准化;
  4)系统维护方便。系统一旦出现故障,可以很方便地通过RS232接口或USB接口进行调试、故障查询、故障诊断、软件修复,甚至控制参数的在线修改和调试;
  5)系统的一致性较好,成本低,生产制造方便。
1 SVPWM原理
  空间矢量脉宽调制SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)实际上是对于三相电压源逆变器功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合,这种开关触发顺序和组合将在电机定子线圈中产生三相互差120°的波形失真较小的正弦波电流。实践和理论都可以证明,与直接的正弦脉宽调制(sPwM)技术相比,svPwM在输出电压或电机线圈的电流都将产生更少的谐波,提高了对电压源逆变器直流供电电源的利用率。
  电压源逆变器可由6个开关来等效表示。逆变器桥臂的上下开关在任一时刻不能同时导通。不考虑死区时,上下桥臂的开关呈互补状态,因此逆变器有8种不同的开关模式。
根据任务要求及特点,选取了TMS320LF2407ADSP处理器。TMS320LF2407A是TI公司专为工业控制和电机控制推出的系列产品。这款DSP将实时处理能力和控制器的外设功能集于一身。有如下特性:灵活的指令系统;高速的运算能力;大容量的存储能力;有效的性能价格比。主要应用领域包括:工业电机驱动;逆变电源;功率转换器和控制器;汽车系统;仪表和压缩机电机控制;机器人和计算机数字控制机械。
逆变电源控制核心电路是2407A芯片电路,主要完成以下几个方面的工作。
  1)接受控制命令,启动、停止逆变电源;
  2)输出SVPWM波控制信号到驱动电路,同时监测逆变电源输出电压,并通过反馈电路实现电源的闭环控制;
  3)随时监控逆变电源运行状态,一旦发生故障,关闭控制输出,同时完成故障参数的存储、保护。
经过上述分析和实验,结果表明:
  1)通过合理安排零矢量作用时间,可以有效改善PWM谐波特征,使谐波减小,并且电压利用率高;
  2)可以非常方便地实现SVPWM算法,是目前逆变电源控制中比较理想的选择;
  3)采用电压空间矢量PWM作为信号源,电流谐波少,转矩脉动小,噪音低,不但控制电路简化,而且系统的可靠性也得到了很大的提高。
rainedn 编辑于 2014-2-20 上午9:59
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