基于TMS320F2812 的逆變電源控制器的設計與研究

式中，1.1 為過(guò)電壓保護系數;α 為安全系數，一般取1.1;100 為di /dt引起的尖峰電壓。 選取時(shí)必須使額定電壓UCEP≥UCESP,考慮到IGBT 的實(shí)際電壓等級，這里取UCEP=1 700 V. 2.2.2 IGBT 額定電流IC的確定 流過(guò)IGBT 的最大峰值電流為：

式中，Id(max)為最大平均電流;α 為輸出脈沖的占空比，α=0.1 時(shí)為最小占空比，ICM為最大峰值電流。最大峰值電流持續的時(shí)間為10 ms.考慮到電源輸出的平均電流較小，而峰值電流持續的時(shí)間短的特點(diǎn)， 本設計選用德國英飛凌公司的IGBT 模塊，型號：FF1200R17KE3 (其耐壓值為1 700 V,額定電流1 200 A)。

3 控制系統軟件設計

3.1 軟件的總體結構

軟件部分主要包括SPWM 的產(chǎn)生、A/D 轉換、PID 調節、軟啟動(dòng)和保護?；赥MS320F2812 的控制電路是電源系統的核心，電源輸出的正負脈沖個(gè)數、占空比、頻率、加工時(shí)間、工作方式、加工時(shí)間段等參數都是由該控制電路的軟件實(shí)現。通過(guò)正弦脈寬調制技術(shù)控制三相橋式逆變器，使其輸出頻率可調、幅值穩定的三相正弦電壓。下面主要介紹主程序模塊和SPWM 產(chǎn)生模塊。 在主程序中，需檢測系統是否出現過(guò)壓、欠壓、過(guò)流故障，如果出現則把相應的標志寄存器置位，當查詢(xún)到故障標志置位后，切除故障源。主程序流程圖如圖4 所示。

3.2 PWM 生成原理

為了產(chǎn)生PWM 信號，使用一個(gè)定時(shí)器來(lái)重復PWM 的周期，用一個(gè)比較寄存器來(lái)存放調制值。定時(shí)器計數器的值不斷地與比較寄存器進(jìn)行比較，當兩值匹配時(shí)，相關(guān)輸出產(chǎn)生從低到高(或從高到低)的變化。當第二次匹配產(chǎn)生或周期結束時(shí)，相關(guān)引腳會(huì )產(chǎn)生另一個(gè)變化(從高到低或從低到高)。 輸出信號的變化時(shí)間由比較寄存器的值決定。這個(gè)過(guò)程在每個(gè)定時(shí)器周期按照比較寄存器不同的值重復，這樣便產(chǎn)生了PWM 信號。

3.3 仿真設計

在DSP 開(kāi)發(fā)環(huán)境中測試三相全控整流電路輸出電壓波形，負載兩端電壓波形。輸出5 個(gè)正脈沖、占空比50%,5 個(gè)負脈沖、占空比90%時(shí)的DSP 輸出的波形和逆變器帶負載時(shí)的波形如圖5、6 所示。

從圖中可以看出電源利用TMS320F2812 中的事件管理器，采用SPWM 調制的方式，逆變器輸出信號接近于標準的正弦波。加上負載后電壓波形出現了畸變，這是由于整流后濾波電容充放電的結果。

4 結束語(yǔ)

本文概述了逆變電源的數字控制策略，分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并詳細介紹了基于TMS320F2812 的主回路和控制回路的硬件和軟件設計。結合TMS320F2812 事件管理器EV 單元，采用正弦脈寬調制(SPWM)技術(shù)，通過(guò)對SPWM 程序進(jìn)行設計和改進(jìn)算法，可以有效的調節逆變電源輸出的頻率和有效值。通過(guò)對系統的逐漸完善，可進(jìn)一步提高電源的可靠性和穩定性。