智能化逆变电源研制及其SPWM波软件生成

基于DSP技术的三相逆变电源之SPWM原理简析
DSP 技术芯片的出现极大的改善了开关电源的研发和设计思路，也为工程师的研发工作提供了诸多便利。

在今明两天的方案分享中，我们将会为大家分
享一种基于DSP 技术的三相逆变电源设计方案。

在今天的分享中，我们首先就这一三相逆变电源的SPWM 调制原理进行简要介绍和分析。

在本方案所设计的这一基于DSP 技术而研制的逆变器电路中，核心部分主要采用的是美国TI 公司生产的TMS320LF2407A DSP 芯片。

在确定了DSP 技术芯片的核心控制理念后，接下来我们就能够根据数字控制思想构建通用的变
换器系统平台。

此变换器平台硬件上具有通用性，不仅适用于500W 的三相逆
变电源，对于输出性能有不同要求的逆变器，只需对软件进行修改即可满足要求。

本方案的设计指标为输入电压220V(AC)，输出电压110V(AC)，频率
50Hz，输出功率500W，输出电流4.5A，输出总谐波因数(THD)2%。

系统原理图如下图图1 所示。

图1 基于DSP 技术的三相逆变电源系统原理图
系统构成
从图1 所给出的系统原理图可知，整个基于DSP 技术芯片所研发的三相逆变电源系统由输入整流滤波、全桥逆变、输出滤波、驱动隔离、数字控制器、辅
助电源等部分构成。

其中，基于DSP 技术的数字控制器主要为功率电路中给开关管提供门极驱动数字信号。

在整个三相逆变电源系统中，特定的驱动信号是根据控制指令的比较综合，
通过某种调节规律及调节方式获得的。

在数字控制器DSP 中，还包括时序控制等。

而驱动隔离部分主要是给功率主电路的开关管提供驱动模拟信号，即通过。

SPWMSPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.定义我们先说说什么叫PWMPWM的全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。

广泛地用于电动机调速和阀门控制，比如我们现在的电动车电机调速就是使用这种方式。

所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。

它广泛地用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。

三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。

该方法的实现有以下几种方案。

1.3.1等面积法该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释，用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的.由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点.1.3.2硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。

通常采用等腰三角波作为载波，当调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。

基于DSP 的SVPWM 波实时生成方法李　刚　林明兰 何军辉(武汉大学电气工程学院　武汉　430072)　(岳阳洞庭湖大桥管理局　岳阳　414100)摘　要　通过对SVPWM 算法的分析,在TM S320F241上分别以软件和硬件的形式实现了SVPWM 波的输出,并对两种实现方法的输出效果进行了比较。

关键词　DSP SVPWM 实时1　前　言由于全控型开关器件的发展,电压型逆变器已经得到广泛应用。

对于电压型逆变器来说,需要解决的一个关键问题是如何根据给定的参考量发出PWM 开关信号。

一般来说,有两种PWM 控制的算法,即SPWM 算法和电压空间矢量算法(SVPWM )。

与SPWM 算法相比,SVPWM 算法具有直流电压利用率高,损耗较小,便于数字化方案的实现,因此得到了广泛的应用。

但由于受一般微控制器运算能力的限制,常常要在实时实现速度与合成PWM 波形质量之间进行折衷。

应用高速数字信号处理器(DSP),可使系统朝着高可靠、高性能和维护方便的全数字化方向发展。

本文从电压矢量控制的基本原理出发,给出了SVPWM 算法在TM S320F241上实现的软硬件方法,实现了PWM 波形输出。

系统具有控制精度高、实时性强、硬件简单、软件编制容易等优点。

2　电压空间矢量控制原理对于图1所示的逆变器,开关矢量[a b c ]T 和线电压[V ab V bc V ca ]T 之间的关系为:图1　三相逆变器主电路V abV bc V ca=V dc 1-1001-1-11a b c(1)这里的V dc 是直流母线电压。

定义一个电压空间矢量:V r =23(v a +e j2P /3v b +e j4P /3v c )上式中的v a ,v b ,v c 为逆变器三相输出的瞬时电压。

则可以得到如图2所示的基本电压矢量图。

图2　电压空间矢量定义图中　(ABC)=1　上管通、下管断0　下管通、上管断这8个矢量称为基本空间矢量,包括6个有效矢量(U 1～U 6,模长等于2U d /3)和两个零矢量(U 0,U 7)。

安徽工业大学毕业设计(论文)任务书毕业设计（论文）的主要内容:1.学习电力电子技术的主要内容。

2.研究CPS-SPWM技术的原理。

3.设计一种完全基于FPGA的CPS-SPWM调制波形产生的方案。

4.完成对系统的软硬件测试。

起止时间：2010年3月5日至2010年6月1日共14周指导教师签字系主任签字院长签字摘要在分析了多电平逆变原理的基础上，分别对双极性CPS-SPWM和单极倍频CPS-SPWM的调制原理和输出波形进行了严密的公式推导和理论分析。

在比较了几种CPS-SPWM调制脉冲产生方案后，为了解决一些存在的问题，提出了一种完全由FPGA 产生CPS-SPWM调制波的设计方案，并在EP1C6上实现了基于该方案的调制波形发生模块。

该模块可产生三相共60路CPS-SPWM调制波形，使用该模块产生的调制波形控制三相五级全桥式逆变器，可产生多达11电平的输出正弦波。

设计加入了多样化设计，可通过用户接口进行电平数、调制度、载波比等参数设置。

通过优化设计，节省了芯片资源，提高了芯片效率。

仿真和实验证明了该设计的可行性。

关键词：电力电子；多电平变换器；载波移相SPWM发生器AbstractAfter thoroughly analyzing the generation principle of multi-level converter, theortical analysis of modulating principle and output voltage waveform of bipolar CPS-SPWM and single pole double frequency CPS-SPWM is done. There are a few methods now, they have their advantage and disadvantage, in order to solve the drawback, a whole new method to generate multipath SPWM by FPGA completely is proposed, which is realized in Altera FPGA. This generator may produce 60-way SPWM waveform and adjust the amplitude and the frequency of the SPWM waveform. A multi-level inverter with 3 phase can be modulated by these waveform. The very output waveform of this inverter is a 11-level sine wave. By means of the optimum design, the chip resources is saved and the chip efficiency is enhanced. The simulative and experimental results proved the feasibility of the design.Keyword: Power electronics; Multilevel-converter; Carrier phase shifted SPWM generator目录1 绪论 (1)1.1 逆变技术概述 (1)1.2 多电平逆变技术概述 (2)1.2.1 多电平逆变器的结构 (2)1.2.2 多电平逆变器的输出 (2)1.2.3 多电平逆变器的控制 (3)1.3 本课题的意义和任务 (3)2 CPS-SPWM技术研究 (4)2.1 CPS-SPWM技术概述 (4)2.2 载波相移SPWM(CPS-PWM)理论 (5)2.2.1 双极性CPS-SPWM (5)2.2.2 单极倍频CPS-SPWM (10)2.3 结论 (15)3 基于FPGA的CPS-SPWM脉冲产生设计方案 (16)3.1 主控器件的选择 (16)3.2 单相脉冲发生模块设计 (17)3.3 三相脉冲发生结构设计 (18)4 基于FPGA的CPS-SPWM脉冲发生模块的实现 (19)4.1 单相各模块的实现 (19)4.1.1 系统复位及时钟分频模块 (19)4.1.2 正弦波/三角波ROM表 (21)4.1.3 三角波/正弦波地址累加器 (23)4.1.4 正反相调制比较器 (25)4.1.5 死区控制模块 (27)4.1.6 正弦调制波的幅频控制 (29)4.1.6 单相仿真 (30)4.2 三相集成 (31)4.2.1 B相、C相的设计 (31)4.2.2 顶层设计 (32)4.3 实验调试 (33)4.3.1 实验平台 (33)4.3.2 调试工具 (34)4.3.3 相关测试 (35)5 结论 (38)致谢 (38)参考文献 (38)1 绪论1.1 逆变技术概述通俗的说，逆变技术就是把直流电变为交流电的技术。

目录第1章绪论 (1)第2章系统方案确定 (2)2.1 设计内容与要求 (2)2.2 系统方案选择 (2)2.2.1 DC-AC变换器的方案论证与选择 (2)2.3 系统分析 (3)第3章单元电路设计 (4)3.1 输入单元 (4)3.2 逆变单元 (4)3.3 高频逆变及正弦交流输出 (5)3.4 整流滤波电路 (5)3.5 主电路保护电路 (6)第4章主电路设计及计算 (7)4.1 主电路结构及工作原理 (7)4.1.1 逆变电路的输出波形分析 (8)4.2 主电路参数设计 (9)4.2.1 开关晶体管Q的选择 (9)4.2.2 高频变压器计算 (9)4.3 保护电路 (11)第5章控制电路设计与分析 (12)5.1 控制核心芯片SG3525 (12)5.1.1 引脚功能及特点简介 (12)5.1.2 SG3525工作原理 (13)5.2 SG3525参数设计及管脚功能 (14)5.2.1 SG3525参数设计 (14)5.3 本系统的SPWM波形的实现 (15)5.3.1 SPWM波的原理 (15)5.3.2 正弦波的产生 (16)5.3.3 SPWM波的产生 (16)5.4各波形上机调试图 (17)第6章总结与体会 (18)附录：整体原理图 (19)参考文献 (20)第1章绪论电源是电子设备的动力部分,是一种通用性很强的电子产品。

它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性,其转换效率的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围。

随着逆变电源有着广泛的用途，它可用于各类交通工具，如汽车、各类舰船以及飞行器，在太阳能及风能发电领域，逆变器有着不可替代的作用。

电力控制系统的可靠程度是电力系统和设备可靠、高效运行的保证，而电力控制系统必须具备安全可靠的控制电源。

逆变电源技术是电力电子技术的重要组成部分，逆变电源就是将直流电能转换成交流电能变换装置。

在逆变电源的发展方向上，小型化、高效高频化、高性能化、模块化是其所追求的目标。

三相无源电压型SPWM逆变器的构建及其MATLAB仿真摘要：本文简要介绍了三相无源电压型SPWM输出的逆变器的构建和工作方式及其MATLAB 仿真。

关键词：三相逆变器正弦脉宽调制(SPWM)技术MATLAB仿真Abstract: This paper introduces briefly the construction of 3-phase inverter which output SPWM wave and the MATLAB-based simulation.Key word:Three-phase inverter Sinusoidal Pulse Width Modulation Power electronic technology1逆变器1.1逆变器的概念逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。

相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。

这是与整流相反的变换，因而称为逆变。

[1]1.2逆变器涉及的技术逆变器的构建应用了电力电子学科中的很多关键技术。

电路中电流的可控流通断开的过程中应用了多种可控硅类型的电力电子器件；开关的控制过程应用了基于微处理器的现代控制技术；对于正弦波形的仿制过程应用了正弦波脉宽调制（SPWM）技术等等。

1.3逆变器的分类现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。

其主要的分类方式如下：1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。

2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。

3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。

4)按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。

5)按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。

6)按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。

精心整理对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。

更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。

这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。

面积等效原理转换把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。

7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。

图1PWMPWM度即可。

SPWM输出s图2全桥逆变电路的工作状态输出波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。

图3上部分是SPWM波形控制信号生成的原理图，下部分是生成的SPWM波形。

在调制法中，把所希望输出的波形称为调制波ur，把接受调制的信号称为载波uc，通常采用等腰三角波作为载波，正弦波作为调制信号。

在两波交点时对电路中的开关器件进行通断控制，就可得到宽度正比于调制信号幅值的脉冲。

在ur正半周时，T2与T3保持关断，在ur和uc的交点时刻控制开关晶体管T1与T4开通与关断：当ur＞uc时控制T1与T4导通，R上的电压为Ud，当ur＜uc时控制T1与T4关断，R上的电压为0。

在ur负半周时，T1与T4保持关断，当uc＞ur时控制T3与T2导通，R上的电压为-Ud，当uc＜ur时控制T1与T4关断，R上的电压为0。

这样在R上产生宽度按正弦波规律变化的SPWM波形，见图2下图，其中红线uof表示输出等效的正弦波交流电电压。

精心整理SPWM 逆变器输出的正弦波交流电电压uof 的峰值uofm 小于输入的直流电压ud ，把uofm/ud 称为直流电压利用率，对于单相SPWM 电路直流电压利用率的理论值最大为1，实际上由于种种原因，直流电压利用率要小于1。

三种SPWM波形生成算法的分析与实现Analysis And Realization Of Three Algorithms For SPWM Waves摘要：变频技术作为现代电力电子的核心技术，集现代电子、信息和智能技术于一体。

而SPWM(正弦波脉宽调制)波的产生和控制则是变频技术的核心之一。

本文对SPWM波形生成的三种算法--对称规则采样法、不对称规则采样法和等效面积法分别加以分析，并通过高精度定点32位DSP微处理器TMS320F2812在线生成SPWM波形。

实验表明采用对称规则采样法产生的SPWM波形，具有速度快、变频方便等优点。

采用等效面积法产生的SPWM波形具有精度高、输出波形谐波小，对称性好等优点。

不对称规则采样法的性能介于二者之间。

关键词：正弦脉冲宽度调制(SPWM)；规则采样法；等效面积法；TMS320F2812Abstract:As the kernel technology of modern power electronics,frequency conversion technology unites the technologies of modern electronics,information and intelligence.The generating and controll of Sinusoidal Pulse-Width Modulation (SPWM) waveforms is one of the core technology of frequency conversion.Three algorithms for SPWM waves are analyzed in this paper,which are symmetry rule sampling method,asymmetry rule sampling method and equiarea algorithm.The SPWM waves are realized by TMS320F2812 DSP.The experimetal results show that symmetry rule sampling method has advantages of fast speed and converting frequency easily.They also show that the SPWM waves generated by equiarea algorithm have advantages of high precision,small harmonic value of output waves and good symmetry.And the performances of the SPWM waves by asymmetry rule sampling method are between the two algorithms above. Keywords:SPWM; rule sampling method;equiarea algorithm;TMS320F2812针对工频(我国为50Hz)并非是所有用电设备的最佳工作频率，因而导致许多设备长期处于低效率、低功率因数运行的现状，变频控制提供了一种成熟、应用面广的高效节能新技术，而SPWM波形的产生和控制则是变频技术的核心之一。

你如果认识从前的我，也许会原谅现在的我。

XXXXXX大学XXXXXXXX学院毕业设计（论文）开题报告论文题目：单片机控制变频调速的设计学生姓名：专业班级：电气学号：指导教师：2012年月日填写说明：1．题目的背景和意义对题目的出处背景和意义进行说明论述不少于300字2．题目研究现状概述通过调研和查阅文献对题目所涉及的技术、理论和研究成果进行说明论述不少于1000字3．题目要完成的主要内容和预期目标对题目要完成的主要内容进行说明并说明达到的预期目标不少于300字4．进度计划从设计开始的教学周起依据任务书的进度安排进行细化并以周为单位给出主要工作和完成的任务5．参考文献对2引用的资料、论文或著作按照引用顺序列出参考文献（格式同论文《参考文献》）不少于10篇（其中近3年的文献占1/3以上）注：相应栏不够时自动加页排版要求：正文宋体小四行距固定值20磅要求学生在毕业设计（论文）开始后的第2周末完成《开题报告》并交到指导教师评阅（交电子稿和双面打印稿）1．题目的背景和意义交流电机是实现交流电能和机械能相互转换的机械是机电一体化的重要元件之一在各种工业控制系统中应用及其广泛交流电机结构简单制造方便比较牢固容易做成高转速高电压大电流大容量的电机而且功率的覆盖范围很大从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦到20世纪80年代初最大的汽轮发电机已达150万千瓦尤其是随着材料科学、工艺技术、微电子和计算机技术的发展与进步高度集成电路成了电路系统发展的必然方向CPU的生产技术越来越先进也越来越实用了其中应用比较普遍的是单片机（CPU）以单片机作为控制系统的核心部件外加一些外部接口和设备组成的单片机控制交流电机的调速系统广泛应用于农业生产、交通运输、工业过程控制、国防等自动化设备和各种控制装置等众多领域因此研制交流电机的调速控制系统具有十分重大的意义2．题目研究现状概述自1889年多利沃-多布罗沃利斯基提出了三相制并制成鼠笼式交流异步电动机以来三相交流电机的发展已有一百多年的历史了由于交流电机的转速和电源的频率有关交流电机的调速始终是一个不好解决的问题因此起初交流电机主要应用在一些不需要调速的拖动系统和风机中直到上个世纪七十年代电子计算机的产生和近二十年来新型快速电力电子元件的产生才使得交流电机调速成为了可能并迅速得到普及交流电机调速方法主要有变极调速、调压调速、转子串电阻调速、串级调速、电磁离合器调速和变频调速六种其中变频调速是目前最流行的一种调速方式除变频调速以外的另一些简单调速方法只有在特定场合下才会应用变频调速可分为变频变压调速和矢量控制法变频变压调速相对简单已有二十多年的发展经验在变频调速中应用较多因此目前市场上出售的变频器多数采用变频变压的调速方法近年来变频调速技术的飞速发展主要得利于电力电子学和微电子技术的发展这些突破性的技术进步使得以各种变频调速控制方式、PWM脉宽调制技术、MCU微处理器和大规模集成电路为基础的全数字化控制技术均在变频调速中获得成功的应用电力电子变频调速的主要原理是：先将三相（或单相）电源通过整流桥堆整流成直流电再把直流电用逆变桥堆逆变成频率任意可调的三相（或单相）交流电而整个主电路中最为关键的就是逆变电路它是有六个开关器件（目前广泛使用IGBT）组成在逆变的过程中这六个开关器件由微处理器发出PWM信号控制按照一定的规律不停地导通和截止从而产生不同频率的交流电目前应用最为广泛的逆变PWM技术就是SPWM技术正弦脉宽调制法（SPWM）这项技术的特点是原理简单通用性强控制和调节性能好能消除固有频率的高次谐波分量设计简单等一系列的优点该技术在逆变器中输出的波形非常接近正弦波因此在中小型逆变器中广泛使用实现SPWM波形生成的控制方式有模拟控制和数字控制两种前者在逆变器中技术成熟、控制性能优良但是也存在很多的缺陷例如原件众多设计周期长调试复杂受温漂和时漂的影响大随着数字信号处理技术的发展在电力电子和电力传动控制领域已经开始广泛使用数字控制技术由数字技术控制的逆变器成为了各大逆变器商家的研究热点采用单片机全数字控制交流电机变频调速有很大的优点8位的16位的大容量微处理器在变频器中不断应用控制精度不断的提高由于采用的数字量不易受环境的影响控制的稳定性好微处理器都采用大规模的集成电路控制系统中硬件的数量比较少故障率比较低系统可靠性得到提高而且单片机的逻辑运算能力强可以实现自诊断、故障报警等功能能够与上位机进行通信实时上传运行状态容易实现电气控制智能化3．题目要完成的主要内容和预期目标主要内容：众所周知在很长的一段历史时期内直流电机以其优良的调速性能垄断了调速传动领域而交流电机大多应用在一些不需要精密调速的工农业生产中究其原因是交流电机的速度和电源频率直接相关而电源的频率不易改变因此本文旨在应用单片机技术、PWM技术、整流技术和逆变技术将固定频率的三相交流电先整流成直流电通过单片机控制六路PWM脉冲的输出由逆变电路把整流后的直流电逆变成可调频率的三相交流电源供交流电机使用从而控制交流电机的转速其中六路PWM脉冲发生电路是本设计的核心部分它性能的好坏直接关系到整个交流变频调速系统的工作状况设计之初先收集整个变频调速系统各个电路模块的相关资料和相关电子元器件信息并进行可行性论证绘制出系统的电路图之后上机软件仿真最后将会给出预期实验结果、各部分电路模块的详细设计过程和部分程序并提供实物装置和完整的论文预期目标：(1)设计电路结构选择电路元器件画出实用电路原理图(2)上机仿真、焊接并调试电路(3)单片机控制变频调速主要技术指标及要求：由主电路中的整流桥把固定频率的380V 三相交流电整流成直流电再由控制电路控制逆变桥逆变产生可调频率的近视三相交流电供给交流电机使用在某一较大的调速范围内实现对交流电机的变频调速4．进度计划第3周查阅文献；分析题目研究现状学习基本理论第4周阅读文献、撰写开题报告第5周交流电机的工作原理及数学模型；英文文献翻译第6周学习单片机的相关知识；第7-8周学习PWM的相关知识；第9-11周上机仿真、焊接电路第12-13周整理仿真数据、图表、测试电路第14周撰写毕业论文、完成初稿第15周整理、完善论文；第16周论文打印、装订、准备答辩5．参考文献[1]杜洋爱上单片机北京：人民邮电出版社；2010[2]马晓亮.大功率交交变频交流调速及矢量控制[M].北京:机械工业出版社1992[3]陈伯时陆敏逊.交流调速系统[M].北京:机械工业出版社1998[4]李朝春单片机原理及接口技术北京：北京航空航天出版社；2005[5]戴佳戴卫恒51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社；2006.[6]谭政华智能化逆变电源的研制极其SPWM波软件生成上海交通大学2000[7]胡崇岳现代交流调速技术机械工业出版社1998年[8]付家才单片机控制工程实践技术[M].北京:化学工业出版社；2004.[9]阎石数字电子技术基础（第四版）北京：高等教育出版社；2006[10] 刘颖鑫. 基于单片机控制的逆变稳压电源[J].数控技术2011(10) ：1-2.[11] 石友仁. 基于单片机逆变稳压电源的设计[J].移动电源与车辆2006(4) ：15-18.[12]刘福才张学莲刘立伟多级电机传动系统的同步控制理论与应用研究[J].控制工程.20029（4）：87-97.[13]李志勇硬轴联结多电机功率平衡控制方法[J].电机与控制学报200913（3）：398-401.[14]陈享成耿长青基于单片机的LCD显示终端设计[J]电力自动化设备2009.9(27) :5-12指导教师意见：指导教师签字：年月日注：要求在毕业设计（论文）开始后第2周内双面打印后交指导教师????????第4页仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

前言：光伏逆变器与普通逆变器的最大区别，直流源的不同。

直流源由原来的蓄电池，或其它直流源换成了PV组件（太阳能电池）。

因PV组件特殊性，与普通逆变器不同的是，光伏逆变器多了一级MPPT（最大功率控制），其它基本相同。

光伏逆变器也可以叫太阳能逆变器，主要种类有，离网的光伏逆变器、并网的光伏逆变器、离并网的光伏逆变器并机的光伏逆变器等等，注意并网与并机逆变器是在控制上是有很大区别的。

当然无论是那一种光伏逆变器。

它的核心技术就是普通逆变器的技术。

整个逆变器控制技术它主要包含了电力电子技术、自动化控制原理、数字控制技术等等，这里数字控制技术是重点。

而SPWM波形生成算法和数字调制方式又是逆变器数字控制的核心点。

不同波形生成算法与调制算法决定了不同的电路和不同的THD（总谐波失真）比如说，单极性调制算法，肯定是用于全桥电路，不能用于半桥。

双极性的调制算法的谐波失真肯定是要高于单极性等等。

本文主要阐述了SPWM的几种常用的波形生产算法与数字调制方式●SPWM的几种常用的波形生产算法SPWM(正弦波脉宽调制)波的产生的常用算法有对称规则算法、不对称规则算法、等面积算法、SVPWM算法。

这四种算法分别有着自己不同的特点。

实验表明采用对称规则采样法产生的SPWM 波形，具有速度快、变频方便等优点。

不对称规则采样法是对称规则的优化版，相对对称规则采样法，采样误差减小，精度有所提高。

等面积法产生的SPWM 波形相对于前两种具有精度更高、输出波形谐波小，对称性好等优点。

SVPWM（电压空间矢量算法），具有直流电压利用率高的优点，在大功率三相逆变器应用较多。

由于本人对此算法还没有深入理解本文暂时省略。

（同时也请教论坛中的师傅们讲一下此算法的原理）▲对称规则采样法如图1所示。

它固定在三角波每一周期的负峰值时找到正弦波上的对应点E ，并用此电压值对三角波进行采样，确定SPWM波形中脉冲的生成时刻。

如图2所示可求得SPWM脉冲宽度t2 和间隙时间t1和t3 。

SPWM逆变电源设计
一、任务
设计并制作一个基于SPWM的逆变电源，用于产生一定频率和幅度的正弦信号输出。

二、要求
1.基本要求
（1）制作一个基于SPWM的逆变电源，其输出信号频率可调，频率范围为100Hz~1kHz。

（2）输出幅度可调，范围为0.1V~2V，幅度误差不超过5%（空载）。

（3）在上述条件下总谐波失真(THD)不大于5%。

（4）逆变电源效率不低于80%。

2.提高要求
（1）提高电源的输出频率范围为50Hz~5kHz，电源的输出幅度范围为0.1V~5V（带载）。

（2）电源输出电流（阻性负载上的电流有效值）不小于1A。

（3）在上述条件下总谐波失真（THD）不大于5%，逆变电源效率不低于85%。

三、评分标准。

数字化中频SPWM逆变电源控制系统摘要：研究了一种基于DSP的中频逆变电源系统,介绍了系统的工作原理与结构、控制算法和软件编制。

实验表明,该系统具有良好的稳压性能和很小的波形失真。

 叙词：逆变电源数字控制数字信号处理器中频 Abstract：This paper introduces a digital control system for medium frequency inverter based on DSP. The configuration, the principle of operation, the control algorithm and the scheme of software are discussed. The experimental results show that the system has good static performances and very minor wave distortion. Keyword：inverter digital control DSP medium frequency 1 引言 中频逆变电源，是广泛应用于飞机、舰船、雷达、通信、导弹、车辆的标准供电系统，为了进一步提高了中频逆变电源的可靠性和静、动态性能,除在主电路上进行优化设计外,采用数字控制技术也被证明为有效的措施。

新一代数字信号处理器TMS320LF240X系列既有高速的运算能力,高可靠性等一般DSP芯片的特点,还在片内集成了如A/D变换器,PWM发生器,脉冲死区发生器等外设电路,使其不仅可广泛应用于电机控制,还可应用于高频开关电源的控制。

目前,数字控制已经在功率变换电路中得到了广泛的应用。

, 本文将介绍采用TMS320F2407芯片的中频逆变电源数字控制系统，并给出了实验结果。

 2 系统构成及控制原理。

基金项目：国家自然科学基金（50607020）；（50737004ZD ）；国家自然科学基金委员会创新研究群体科学基金（50721063）定稿日期：2009-04-03作者简介：胡文华（1972-），男，江西南昌人，博士研究生，研究方向为电力电子传动及其控制技术。

1引言传统的嵌入式系统开发方法将系统设计与代码实现分别进行，因此开发周期长，不能满足市场的需求。

结合基于TMS320F2812DSP 的2H 桥级联逆变器的开发，利用Matlab/RTW 工具集将Simulink 仿真模型自动转换为嵌入式代码并自动编译下载到微控制器中，从而实现了系统设计和代码生成的一体化，缩短了开发周期，降低了开发成本[1]。

文献[2]利用RTW ，采用五段法SVPWM ，实现了基于TMS320F2812定点DSP 的目标代码生成，证实了自动代码生成技术在加快系统开发进程中发挥的重要作用。

文献[3]采用PID 调节器，实现了直流电机控制的DSP 程序直接代码生成。

目前，虽然国内外文献为实现嵌入式系统的一体化开发提供了新思路，但对目标模型的设计方法涉及得较少。

在此背景下，利用Matlab 嵌入式直接目标代码生成工具，对TMS320F2812定点DSP 在控制系统一体化设计中的应用作了初步探索，提出了一种基于实时代码生成工具的2H 桥级联逆变器SPWM 波形产生方法，以TMS320F2812为控制芯片，利用Target Sup -port Package TC2模型库建立了SPWM 控制模型，在Matlab/Simulink 环境中分别进行算法仿真和自动代码生成，并编译、下载到目标DSP 中运行。

从控制思想的产生到控制的实现，真实地体现了利用Matlab 进行系统设计与代码生成的简易性，展现了直接目标代码生成在复杂电力电子装置中的应用前景。

2Target Support Package TC2应用介绍Target Support Package TC2工具箱利用Matlab 实时工作站的C 代码产生功能，产生目标模型的实时C 代码，从Simulink 模型自动生成面向C2000DSP 的CCS 工程文件，并可进一步编译下载到硬件执行。

前言：光伏逆变器与普通逆变器的最大区别，直流源的不同。

直流源由原来的蓄电池，或其它直流源换成了PV组件（太阳能电池）。

因PV组件特殊性，与普通逆变器不同的是，光伏逆变器多了一级MPPT（最大功率控制），其它基本相同。

光伏逆变器也可以叫太阳能逆变器，主要种类有，离网的光伏逆变器、并网的光伏逆变器、离并网的光伏逆变器并机的光伏逆变器等等，注意并网与并机逆变器是在控制上是有很大区别的。

当然无论是那一种光伏逆变器。

它的核心技术就是普通逆变器的技术。

整个逆变器控制技术它主要包含了电力电子技术、自动化控制原理、数字控制技术等等，这里数字控制技术是重点。

而SPWM波形生成算法和数字调制方式又是逆变器数字控制的核心点。

不同波形生成算法与调制算法决定了不同的电路和不同的THD（总谐波失真）比如说，单极性调制算法，肯定是用于全桥电路，不能用于半桥。

双极性的调制算法的谐波失真肯定是要高于单极性等等。

本文主要阐述了SPWM的几种常用的波形生产算法与数字调制方式●SPWM的几种常用的波形生产算法SPWM(正弦波脉宽调制)波的产生的常用算法有对称规则算法、不对称规则算法、等面积算法、SVPWM算法。

这四种算法分别有着自己不同的特点。

实验表明采用对称规则采样法产生的SPWM 波形，具有速度快、变频方便等优点。

不对称规则采样法是对称规则的优化版，相对对称规则采样法，采样误差减小，精度有所提高。

等面积法产生的SPWM 波形相对于前两种具有精度更高、输出波形谐波小，对称性好等优点。

SVPWM（电压空间矢量算法），具有直流电压利用率高的优点，在大功率三相逆变器应用较多。

由于本人对此算法还没有深入理解本文暂时省略。

（同时也请教论坛中的师傅们讲一下此算法的原理）▲对称规则采样法如图1所示。

它固定在三角波每一周期的负峰值时找到正弦波上的对应点E ，并用此电压值对三角波进行采样，确定SPWM波形中脉冲的生成时刻。

如图2所示可求得SPWM脉冲宽度t2 和间隙时间t1和t3 。

一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法丁卫东;郭前岗;周西峰【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2011(21)2【摘要】文中基于FPGA设计了一种新型的三相SPWM波的实时生成方法.该方法以Xilinx公司的Spartan-3E系列FPGA芯片XC3SS00E作为控制核心,结合直接数字频率合成技术(DDS),利用VHDL语言实时生成三相SPWM波形.通过三个相位互差120°的正弦调制波与一个三角载波进行比较来产生三相SPWM脉冲信号,由两者的交点来确定逆变器开关时刻,其中载波频率、载波比以及死区时间可变,使牛成的三相SPWM波适应性强.通过Modesim和数字示波器验证了利用IWGA 实时生成三相SPWM波的町行性,为该方法进一步应用提供了一个良好的开放平台.%Designs a new type of method for producing three-phase SPWM waveforms real-time based on FPGA. The method puts Xilinx 's Spartan-3E Series FPGA chip XC3S500E as the controlling core, and combins with the direct digital frequency synthesis ( DDS),generating three-phase SPWM waveforms real-time by VHDL language. The digital values of three sine modulating waves with 120°phase are respectively compared with the value of triangle carrier wave. The switch points are located at the intersection of the two waves. The carrier frequency, carrier ratio and dead time are variable, so that the three-phase SPWM waveforms are adaptable. Through Digital oscilloscope and Modesim, the feasibility of using FPGAimplementation three-phase SPWM waveforms has been verified. This paper provides a good platform for further applications of the method.【总页数】4页(P211-214)【作者】丁卫东;郭前岗;周西峰【作者单位】南京邮电大学自动化学院,江苏,南京,210003;南京邮电大学自动化学院,江苏,南京,210003;南京邮电大学自动化学院,江苏,南京,210003【正文语种】中文【中图分类】TP273+.5【相关文献】1.混沌扩频SPWM最优参数选取方法及其在FPGA上的实时实现 [J], 朱少平;沈传文;朱立岗;徐益飞2.基于PIC18F248的SPWM波生成的一种方法 [J], 代玉伟;李敬东;唐跃进;石晶3.DSP生成SPWM波的一种设计方法 [J], 任小洪;贺映光;方刚4.基于FPGA的SPWM波两种实现方法及分析 [J], 陈晓雷;全召;韩雪琴5.一种基于DSP的SPWM波形生成新方法 [J], 胡玉祥;田红芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。