基于DSP的程控数字逆变电源的研究

在电子电器产品研发和质量控制中需要做实验室列项性能测试,许多测试项目需要不同电压、不同频率的交流电压源。例如,交流电机测试中需要不同频率的全范围交流电压源;对于UPS电源的评估需要85~250V,47~63Hz的交流电源;工厂自动化生产线生产出的器件需要不同电压等级及不同频率的测试等。本课题应用双闭环控制技术及DSP数字技术,研制出针对工厂器件测试系统的程控调压调频逆变电源,以完成产品校验过程中的自动测试流程。论文首先对逆变电源主电路进行数学建模。对电路分别进行了静态分析和交流小信号分析,从而得到电路的稳态方程和传递函数等关键信息。进而,重点对逆变电源的不同控制方法进行了详尽的分析和对比,其中包括瞬时电压控制,峰值电流控制,和平均电流控制。并通过Matlab/Simulink软件对各种控制方法进行建模仿真研究,在仿真层面上验证了理论的正确性,为实物设计做出指导。根据不同控制方法的优缺点最终选择了平均电流控制方案。本文立足于逆变电源系统的实际工程需要,对主电路及IGBT驱动电路等进行了硬件设计,并采用DSP2812数字处理器作为系统的控制单元,完成了包括反馈单元在内的DSP外围电路的设计。针对系统的软件部分,本文对控制部分传递函数进行了离散化处理,得到了适用于DSP控制的数字PI算法。最后,根据实际需要,实现了DSP控制单元的通讯功能,并设计了集成控制、采集和分析功能的上位机软件。最后,对逆变电源进行了不同频率不同电压的带载实验,分别采集了电源输出的静态及动态波形并进行了分析。实验结果表明,本文设计的基于DSP的数字逆变电源可达到调频调压的功能,输出电压误差在3%以内,能够很好的完成自动测试电源的工作,并获得了良好的实际运行效果。