三相SPWM變頻電源控制系統基于DSP的設計方案,采用不對稱規則采樣算法和PID算法,輸出的電壓波形基本為正弦波,并具有故障保護功能,可對輸入交流電源進行自動斷電,可靠性高。實驗證明,該方案設計電路簡單,抗干擾能力強,控制效果良好,在電源行業中得到廣泛應用。
變頻電源作為電力系統的重要組成部分,其性能的優劣直接影響到整個系統的安全可靠運行?,F代變頻電源以其低功耗、電路簡潔等優點而備受青睞。電源采用交流-直流-交流濾波技術,輸出電壓、電流波形為純正弦波,頻率、幅度在一定范圍內可調。
提出了一種基于DSP的三相變頻電源控制系統的設計方案,通過有效地利用TMS320F28335豐富的片上硬件資源,實現了SPWM的不規則采樣,并采用PID算法使系統產生高質量的正弦波,具有運算速度快,精度高,靈活性好,系統可擴展等特點。
首先是系統的概述。
變頻電源按照其結構的不同,可以分為開關型和線性型兩種類型。采用交-直-交式變換工藝實現變頻電源的結構。該方法是先由單相全橋整流電路完成交-直變換,再由DSP將直流電源轉換為三相SPWM波形供給后級濾波電路,從而形成標準正弦波。采用TI公司TMS320F28335工業浮點數字信號控制器作為變頻系統控制器。該系統具有高速150MHz、32位浮點處理單元、單指令周期32位累加運算能力,滿足了應用對浮點處理器性能的要求,可用于更快的代碼開發和集成控制。F2833x浮點控制器與上代數字信號處理器相比,不僅性能平均提高了50%,而且具有精度高、軟件開發簡單和與C28xTM控制器軟件兼容等優點。
第二,系統的總體框架。
1、整流濾波模塊:整流濾波電網輸入的交流電源,為變流器提供較小紋波DC電壓。
2、三相橋式逆變模塊:將直流電壓轉換成交流電壓。智能IPM電源模塊在功率級上的應用,電路簡單,可靠性高。
3、濾波模塊:對干擾和無效信號進行濾波,使輸出信號為標準正弦波。
4、控制電路模塊:在檢測出輸出電壓和電流信號后,按照一定的控制算法和策略產生SPWM控制信號,控制IPM開關管的通斷,使輸出電壓保持穩定,同時通過SPI接口對輸入電壓和電流信號進行程序控制調節。采集器對輸出信號進行頻率測量。
5、電壓、電流檢測模塊:根據需要,對線路電壓和相電流的變化進行實時檢測,所以需要三個電壓檢測電路和三個電流檢測電路。電壓跟蹤器將所有檢測信號隔離,然后通過TMS320F28335的A/D通道進行輸入。
6、輔助電源模塊:為控制電路提供DC電源,以滿足一定的技術要求,保證系統穩定、可靠運行。