基于TMS320F2812 的逆變電源控制器的設(shè)計(jì)與研究

式中，1.1 為過(guò)電壓保護(hù)系數(shù);α 為安全系數(shù)，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(jí)，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(xù)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(xù)的時(shí)間短的特點(diǎn)， 本設(shè)計(jì)選用德國(guó)英飛凌公司的IGBT 模塊，型號(hào)：FF1200R17KE3 (其耐壓值為1 700 V,額定電流1 200 A)。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件的總體結(jié)構(gòu)

軟件部分主要包括SPWM 的產(chǎn)生、A/D 轉(zhuǎn)換、PID 調(diào)節(jié)、軟啟動(dòng)和保護(hù)?；赥MS320F2812 的控制電路是電源系統(tǒng)的核心，電源輸出的正負(fù)脈沖個(gè)數(shù)、占空比、頻率、加工時(shí)間、工作方式、加工時(shí)間段等參數(shù)都是由該控制電路的軟件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)正弦脈寬調(diào)制技術(shù)控制三相橋式逆變器，使其輸出頻率可調(diào)、幅值穩(wěn)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(cè)系統(tǒng)是否出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、過(guò)流故障，如果出現(xiàn)則把相應(yīng)的標(biāo)志寄存器置位，當(dāng)查詢(xún)到故障標(biāo)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(hào)，使用一個(gè)定時(shí)器來(lái)重復(fù)PWM 的周期，用一個(gè)比較寄存器來(lái)存放調(diào)制值。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的值不斷地與比較寄存器進(jìn)行比較，當(dāng)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(dāng)?shù)诙纹ヅ洚a(chǎn)生或周期結(jié)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(hào)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(fù)，這樣便產(chǎn)生了PWM 信號(hào)。

3.3 仿真設(shè)計(jì)

在DSP 開(kāi)發(fā)環(huán)境中測(cè)試三相全控整流電路輸出電壓波形，負(fù)載兩端電壓波形。輸出5 個(gè)正脈沖、占空比50%,5 個(gè)負(fù)脈沖、占空比90%時(shí)的DSP 輸出的波形和逆變器帶負(fù)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(diào)制的方式，逆變器輸出信號(hào)接近于標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。加上負(fù)載后電壓波形出現(xiàn)了畸變，這是由于整流后濾波電容充放電的結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

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