基于DSP逆变电源主控系统的研究

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电子信息技术的发展,电子产品的性能不断得到改善,设备的性能不断地得到优化,精确度越来越高。继而对电源的要求不断提高。因为电源的问题带来电子设备的故障概率,一直居高不下,新一代的逆变电源,无疑成为了解决如上问题的根本。随着数字信号处理技术的进一步发展,其应用深入到了各行各业,在电力电子行业中,更能体现出其极佳的性能。TI(德州仪器)公司针对工业控制系统中的解决方案,开发出C2000系列DSP芯片,在应用中所发挥出来的性能,得到了行业内的一致好评。在TI公司提供的集成开发编译环境下,使整个开发过程简化了很多,简言之,熟悉单片机开发的人员,可以快速熟悉C2000系列芯片的开发流程。针对需要实现的电源设计目的,本文采用的主控芯片为TMS320F2808,其性能能够完全满足设计需要,TMS320F2808最高工作频率为1OOMHz;自带16路,12位最高采样速率为160ns的AD转换;16路增强型PWM输出,输出SPWM来驱动逆变电路;4路SPI接口;2路UART接口;2路增强型CAN接口。其可以输出逆变电路所需的,可进行精确调整的PWM波形,实时的AD采样监控整个电路,以及与人机交互界面实现通信。TMS320F2808做为主控芯片,在从输入到输出的闭环通路中,通过软件算法可以实现准确实时的控制,保证稳定的输出,在输入端通过对IGBT的控制和采样的样值判断,来提高功率因数,减少谐波分量对电网的影响。在进行并机操作时,通过实时通信接口,得到同步信息进行输出的调整,保证多路并机安全的输出。并且在复杂的工业环境下,面对强大的电磁干扰,在不同的环境下得到修正因子,软件算法实现过程中乘以固定的修正因子可以得到准确的输出,尽量抑制电磁干扰对电路的影响。
摘要第6-7页
Abstract第7页
第一章 绪论第10-13页
    1.1 研究的背景及意义第10-11页
    1.2 UPS电源现状及发展方向第11-12页
    1.3 本文研究内容及解决的问题第12-13页
第二章 电源系统剖析第13-22页
    2.1 UPS电源介绍第13-17页
        2.1.1 UPS电源介绍第13页
        2.1.2 造成电源的主要干扰第13-15页
        2.1.3 UPS的主要分类第15页
        2.1.4 UPS基本原理第15-17页
    2.2 模块电路功能解析第17-21页
        2.2.1 整流充电第18-19页
        2.2.2 逆变器驱动电路第19-20页
        2.2.3 逆变器第20-21页
        2.2.4 并机板第21页
    2.3 本章小结第21-22页
第三章 控制系统硬件电路设计第22-41页
    3.1 TMS320F2808主控芯片功能描述第22-25页
    3.2 控制芯片外设功能描述第25-31页
        3.2.1 PWM模块第25-26页
        3.2.2 AD转换模块第26-27页
        3.2.3 通信模块第27-31页
    3.3 外围单元电路硬件设计第31-37页
        3.3.1. 直流供电电源设计第32-35页
            3.3.1.1 5V直流电源第32-33页
            3.3.1.2 DSP芯片标准电压源第33-35页
        3.3.2 RS232电路设计第35-36页
        3.3.3 CAN通信电路第36-37页
    3.4 主控电路PCB布局布线设计第37-40页
    3.5 本章小结第40-41页
第四章 控制系统的软件设计第41-58页
    4.1 软件系统架构第41-43页
    4.2 软件开发的优势资源第43-50页
        4.2.1 位域结构体第44-46页
        4.2.2 外设中断扩展(PIE)第46-49页
        4.2.3 IQmath—算法实现的基础第49-50页
    4.3 SPWM输出的实现及控制第50-54页
        4.3.1 SPWM的产生方法第50-51页
        4.3.2 DSP产生SPWM的软件控制第51-52页
        4.3.3 DSP闭环控制SPWM的算法实现第52-54页
    4.4 通信模块的驱动第54-57页
        4.4.1 SCI总线驱动第54-56页
        4.4.2 CAN总线驱动第56-57页
        4.4.3 SPI总线驱动第57页
    4.5 本章小结第57-58页
第五章 系统联机调试第58-62页
    5.1 系统输出测试第58-60页
        5.1.1 系统输出SPWM波形第58-59页
        5.1.2 不同负载下的输出波形第59-60页
    5.2 采样电路输出信号第60页
    5.3 通信接口调试第60-61页
    5.4 本章小结第61-62页
第六章 总结与展望第62-65页
参考文献第65-67页
作者攻读硕士期间发表论文及参与项目第67-68页
致谢第68页
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