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調(diào)壓器 變頻電源 隔離變壓器 三相變壓器 干式變壓器 醫(yī)用隔離變壓器
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變頻技術(shù)是電力電子技術(shù)的主要組成部分,應(yīng)用于包括交流電機(jī)的調(diào)速和供電電源等多個(gè)重要領(lǐng)域。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)已廣泛應(yīng)用在高頻開(kāi)關(guān)電源的控制,采取DSP作為變頻電源的控制核心,可以用最少的軟硬件實(shí)現(xiàn)靈活、準(zhǔn)確的在線控制。本文提出了一種基于DSP(數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2407)的SPWM三相間接變頻電源系統(tǒng)。數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2407既有一般DSP芯片的特點(diǎn),還在片內(nèi)集成了許多外設(shè)電路,使其可以很方便地實(shí)現(xiàn)變頻電源控制。本文中,控制系統(tǒng)采用了工程應(yīng)用較多的正弦脈寬凋制技術(shù),該技術(shù)具有算法簡(jiǎn)單,硬件實(shí)現(xiàn)容易,諧波較小等優(yōu)點(diǎn),可以充分發(fā)揮DSP的高速性、實(shí)時(shí)性、可靠性等方面的特點(diǎn),結(jié)合相應(yīng)的軟件,應(yīng)用一些改進(jìn)的算法實(shí)現(xiàn)了SPWM調(diào)制,輸出了質(zhì)量較好、頻率和幅值可任意改變的控制信號(hào)。


本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/160695.htm

首先介紹了變頻電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及原理,設(shè)計(jì)了以三菱IPM模塊為基礎(chǔ)的包括整流電路、逆變電路、輸出濾波器的主回路。在分析了SPWM調(diào)制原理的基礎(chǔ)上,提出了改進(jìn)型的規(guī)則采樣法產(chǎn)生SPWM波。另外并對(duì)死區(qū)產(chǎn)生的影響做了分析,并給出了兩種補(bǔ)償方法。 在變頻電源數(shù)字控制器國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上,提出了一種基于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的控制器硬件結(jié)構(gòu),并對(duì)控制器的實(shí)時(shí)性、可靠性和兼容性作了詳細(xì)的分析。為滿足高速和精確的采樣,論文在控制器硬件中設(shè)計(jì)了鎖相環(huán)電路。為滿足智能功率模塊(IPM)對(duì)死區(qū)時(shí)間的要求,在對(duì)電路仿真分析的前提下,論文在控制器硬件中設(shè)計(jì)了獨(dú)立的硬件死區(qū)延時(shí)電路。 控制器的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為人機(jī)接口程序和控制程序。人機(jī)接口程序?qū)崿F(xiàn)了實(shí)時(shí)電壓電流數(shù)據(jù)及其波形顯示,控制參數(shù)顯示及在線修改等功能;控制程序?qū)崿F(xiàn)了信號(hào)采樣分析、PWM脈沖調(diào)制和觸發(fā)、PI控制器等程序。


1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)


變頻電源采用高頻SPWM技術(shù)和通用電壓型單相全橋逆變電路,選取ICBT功率模塊作為開(kāi)關(guān)器件,控制電路采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)。


輸出電壓和電感電流通過(guò)采樣網(wǎng)絡(luò),將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為TMS320LF2407所需要的電平,接至TMS3201F2407的A/D轉(zhuǎn)換口。通過(guò)鍵盤鍵入所要求的輸出電壓值、頻率值,由SCI模塊與DSP實(shí)現(xiàn)通訊。得到逆變器當(dāng)前工作的基準(zhǔn)電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)電壓電流調(diào)節(jié)器獲得實(shí)際的正弦調(diào)制信號(hào),與DSP定時(shí)器產(chǎn)生的三角波載波信號(hào)相交截,輸出帶有一定死區(qū)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào),經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行隔離放大后送到IGBT。DSP可以把當(dāng)前時(shí)刻的輸出電壓、頻率值送給單片機(jī)并在8位LED上顯示出來(lái)。為了保證過(guò)壓、欠壓、過(guò)流(過(guò)載)的情況下能有效地保護(hù)功率開(kāi)關(guān)和負(fù)載,在本系統(tǒng)中設(shè)置了保護(hù)電路,一旦出現(xiàn)故障,PDPINT引腳為低電平狀態(tài),封鎖驅(qū)動(dòng)脈沖控制信號(hào),切斷變頻電源輸出。


2 SPWM原理


在進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí),使脈沖系列的占空比按正弦規(guī)律來(lái)安排。當(dāng)正弦值為最大值時(shí),脈沖的寬度也最大,而脈沖間的間隔則最小,反之,當(dāng)正弦值較小時(shí),脈沖的寬度也小,而脈沖間的間隔則較大,這樣的電壓脈沖系列可以使負(fù)載電流中的高次諧波成分大為減小,稱為正弦波脈寬調(diào)制。


DSP實(shí)時(shí)地從單片機(jī)讀取所需要的電壓的頻率和幅值作為當(dāng)前輸出電壓的基準(zhǔn)(給定)。獲取當(dāng)前時(shí)刻的正弦值,基準(zhǔn)正弦信號(hào)是通過(guò)查表法產(chǎn)生的。在數(shù)字控制系統(tǒng)中正弦基準(zhǔn)信號(hào)就是一個(gè)正弦數(shù)據(jù)表格,故應(yīng)將正弦波按其表達(dá)式制成0°~360°的表格供查用,在本設(shè)計(jì)中,正弦數(shù)據(jù)表格中數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)選為1024,可將其數(shù)值放在片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。有如卜關(guān)系式:




式中:fs為當(dāng)前時(shí)刻調(diào)制頻率;


t為采樣時(shí)刻;


N為當(dāng)前時(shí)刻處在整個(gè)調(diào)制周期的第N個(gè)脈沖。


由于本系統(tǒng)系變頻電源,即fS是在變化的,且系統(tǒng)采用的是異步調(diào)制,所以N也是隨fS變化而變化的。由此必須實(shí)時(shí)變化定時(shí)時(shí)間T以確保整個(gè)周期的脈沖數(shù)最大限度地接近整數(shù),以避免或減少輸出波形含有基波的子諧波;此外,還須實(shí)時(shí)地改變脈沖序列,以保證輸出電壓值不發(fā)生較大的跳變。


3.1.1 實(shí)時(shí)改變定時(shí)時(shí)間


假設(shè)fS=400 Hz,則頻率凋制比Mf為




由于整個(gè)周期的脈沖數(shù)NE超過(guò)1,所以NE只能選用定標(biāo)為Q0,即NE只能為整數(shù),所以NE=62,從而在脈沖數(shù)上出現(xiàn)了相差了O.5個(gè),反映在橋臂輸出電壓上,有正負(fù)輸出所含的脈沖數(shù)不相同。由此會(huì)產(chǎn)生基頻的子諧波。


如果我們以當(dāng)前的脈沖數(shù)NE回推出開(kāi)關(guān)頻率,則有fc=62x400=24.8kHz,這樣確定的開(kāi)關(guān)頻率,就最大限度地保汪了正負(fù)調(diào)制周期的脈沖數(shù)近似相同。設(shè)計(jì)中,定時(shí)器1的工作方式設(shè)定為連續(xù)增減計(jì)數(shù)方式,故




其中fcpu=20 MHz為時(shí)鐘頻率,開(kāi)關(guān)頻率25 kHz時(shí)可得定時(shí)時(shí)間T為40μs,T1PR為400;而開(kāi)關(guān)頻率為24.8 kHz時(shí)可得定時(shí)時(shí)間T為40.65μs,T1PR為403.225,T1PR定標(biāo)為Q0,所以只能為整數(shù)403,故求得頻率調(diào)制比




,所以正負(fù)調(diào)制周期的脈沖數(shù)相差極少,為0.035,這樣就最大限度的消除了基頻的子諧波。


3.1.2 實(shí)時(shí)改變脈沖序列


脈沖序列是一種連續(xù)有序輸出的具有二進(jìn)制數(shù)特點(diǎn)的脈沖隊(duì)列,它可通過(guò)一路或多路同步輸出。


當(dāng)頻率不發(fā)生改變時(shí),DSP按原來(lái)的輸出序列(N=1,2,…NE)循環(huán)輸出脈沖,設(shè)在第N個(gè)周期時(shí),頻率發(fā)生改變,則DSP應(yīng)按新的脈沖序列(N′=l,2,…NE′)輸出脈沖。


圖2中,在N=25時(shí)刻頻率從500Hz變化到250Hz,由于N=25對(duì)應(yīng)輸出頻率500Hz為零點(diǎn)處,對(duì)應(yīng)于輸出頻率250Hz為正峰值處,所以如果不改變輸出脈沖序列,則會(huì)導(dǎo)致輸出電壓相位和電壓值都出現(xiàn)跳變,如圖2(a)所示;圖2(b)中按一定的規(guī)律改變輸出脈沖序列,輸出電壓相位和電壓值就不會(huì)出現(xiàn)跳變。為了保證在頻率切換過(guò)程中電壓的相位變化最小,輸出電壓值不發(fā)生較大的跳變,應(yīng)按下式來(lái)確定新的脈沖序列中起始的脈沖序號(hào)N′,即令:


浙權(quán)(上海)電器設(shè)備制造有限公司是一家集生產(chǎn)、研發(fā)、銷售為一體的專業(yè)性企業(yè),本公司專業(yè)生產(chǎn)變壓器、穩(wěn)壓器、調(diào)壓器及低壓電器配套產(chǎn)品,始終“堅(jiān)持企業(yè)創(chuàng)新,追求技術(shù)進(jìn)步”是發(fā)展的一貫宗旨,公司擁有雄厚的技術(shù)開(kāi)發(fā)力量、優(yōu)質(zhì)的工藝檢測(cè)儀器和生產(chǎn)設(shè)備,積極引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),不斷對(duì)產(chǎn)品加以改進(jìn)和完善,多年的專業(yè)化管理,已成功構(gòu)建了多層次的營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)。



公司生產(chǎn)的主要產(chǎn)品有:SG/SBK隔離變壓器、OSG/QZB自耦變壓器、BK/DK控制變壓器ZSG/ZDG/BKZ/JBKZ整流變壓器、GDG高壓變壓器、JMB/BZ/BJZ行燈照明變壓器、JBK機(jī)床控制變壓器、SSG/SGS伺服變壓器、DDG低壓大電流加熱變壓器、CSD/CSSG船用防滴式變壓器、UPS、EPS專用變壓器、UV變壓器、KSG礦用變壓器、DN電阻焊接水冷變壓器、電抗器、節(jié)電器主機(jī)專用純調(diào)零變壓器、電力變壓器、DBW/SBW大功率補(bǔ)償式穩(wěn)壓器、SVC單三相高精度全自動(dòng)穩(wěn)壓器、接觸式自耦調(diào)壓器、柱式大功率電動(dòng)調(diào)壓器、戶內(nèi)外高壓真空斷路器、六氟化硫斷路器等成套電源系列。產(chǎn)品設(shè)計(jì)新穎、體積小、造型美觀、具有低損耗、低噪聲、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品廣泛用于工礦企業(yè)、紡織機(jī)械、印刷包裝、石油化工、學(xué)校、商場(chǎng)、電梯、郵電通信、醫(yī)療機(jī)械等所有需要正常電壓保護(hù)的場(chǎng)合。



面對(duì)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的新世紀(jì),公司將不斷完善和超越自我,繼續(xù)秉承“責(zé)任至高、質(zhì)量至精、服務(wù)至上、信譽(yù)至誠(chéng)”的經(jīng)營(yíng)理念,倡導(dǎo)“合作、創(chuàng)新、拼搏、超越”的企業(yè)精神,堅(jiān)持“質(zhì)量?jī)?yōu)先、客戶優(yōu)先、服務(wù)優(yōu)先、信譽(yù)優(yōu)先”的服務(wù)宗旨。在此,歡迎國(guó)內(nèi)外新老朋友光臨和垂詢,我們將為您提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、優(yōu)惠的價(jià)格、滿意的服務(wù),真誠(chéng)合作,共創(chuàng)雙贏,愿我們的產(chǎn)品成為您企業(yè)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)后盾。



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