基于DSPIC的三相逆变电源的设计与研究

论文摘要

随着电力电子技术的飞速发展,许多电气设备为了获得有特殊要求的高质量供电电源,通过逆变器对电网提供的交流电进行转换,获得所需的电能形式。在没有市电电网的偏远地区进行野外作业时,如何把蓄电池或发电机等所供给的直流或交流电转换成电气设备所需要的交流电,也是逆变电源研究领域所要解决的一个重要课题。基于此,本论文在完成单相逆变电源设计的基础上,对三相逆变电源进行了设计及试验研究,为研制能与发电机相配套的高性能的三相逆变电源打下基础。本论文首先介绍了逆变技术和逆变电源的发展概况,根据三相逆变系统的基本原理,确定了三相逆变电源的总体设计方案。在硬件电路设计上,选用Microchip的DSPIC30F4012为主控芯片,选择电压型三相半桥逆变结构作为系统主电路结构；对三相逆变电源的逆变电路、驱动电路、工作电源、保护电路和稳压反馈电路进行了设计研究；选用IGBT作开关器件,采用光耦隔离驱动；针对IGBT的开关损耗,设计了RCD缓冲电路。在软件设计部分,通过分析比较三相逆变器控制算法,选择了等面积计算法,完成SPWM模块程序设计,并改进算法以避免死区问题。试验结果表明：逆变电源输出的三相交流电波形稳定、幅值相同、频率相等(50Hz)、相位互差120°、谐波较少,能够满足实际需要；在负载缺相的情况下,其余负载均能正常工作,负载端电压波形畸变较小,电源具有很强的负载平衡能力；软件和硬件的抗干扰设计使系统工作稳定；RCD缓冲电路的设计降低了IGBT的开关损耗。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 逆变技术的应用
• 1.2 逆变技术的分类
• 1.3 逆变技术的发展方向
• 1.3.1 大功率开关器件的研发
• 1.3.2 提高逆变器变换效率的方法
• 1.3.3 逆变器的工作可靠性和EMC性能
• 1.3.4 逆变系统的智能化
• 1.4 逆变电源及其应用背景
• 1.5 逆变电源的应用现状和发展趋势
• 第2章 绪论
• 2.1 研究的目的和意义
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究难点
• 第3章 三相逆变器总体设计
• 3.1 三相逆变器总体设计方案
• 3.2 三相逆变器拓扑结构选择
• 3.3 电压型三相半桥逆变器基本工作原理
• 第4章 三相逆变器系统硬件设计
• 4.1 主控芯片选型
• 4.2 三相逆变器开关器件选择
• 4.3 主控制电路设计
• 4.4 开关器件（IGBT）驱动电路设计
• 4.5 保护电路和稳压反馈电路设计
• 4.6 工作电源设计
• 4.7 前级处理电路和输出滤波电路设计
• 4.8 缓冲电路设计
• 4.9 硬件抗干扰措施
• 第5章 三相逆变器控制算法和软件设计
• 5.1 三相逆变器的性能指标
• 5.2 三相逆变器控制算法选择
• 5.3 三相逆变器软件设计
• 5.3.1 开发环境与工具
• 5.3.2 SPWM模块程序设计
• 5.3.3 保护模块程序设计
• 5.3.4 稳压反馈模块程序设计
• 5.4 软件抗干扰设计
• 第6章 试验调试及结果分析
• 6.1 试验设备
• 6.2 驱动模块调试分析
• 6.3 三相逆变器输出波形分析
• 6.3.1 单相输出波形试验分析
• 6.3.2 三相输出波形试验分析
• 6.3.3 缺相输出波形试验分析
• 第7章 结论及建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文及参加课题一览表