目录

摘 要............................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II 1 引言.......................................................................................................................... 1

1.1 研究的背景及意义...................................................................................... 1 1.2 发展历史及现状.......................................................................................... 1 2 400Hz中频静止电源的实现原理........................................................................... 3

2.1 系统总体框图............................................................................................... 3 2.2 PWM逆变器工作原理 ............................................................................. 4 2.3 硬件电路设计.............................................................................................. 6

2.3.1 主电路的设计.................................................................................... 6 2.3.2 检测调理电路设计............................................................................ 7 2.4 控制芯片的选择........................................................................................... 8

2.4.1 8051单片机..................................................................................... 8 2.4.2 TMS320F2812DSP .......................................................................... 9

3 控制策略和系统的Matlab仿真 .......................................................................... 10

3.1 几种常用控制方法的比较......................................................................... 10 3.2 电压电流双环控制的基本原理................................................................. 12 3.3 系统的Matlab仿真 ................................................................................... 13 4 控制器的软件设计................................................................................................ 15

4.1 软件设计中的算法..................................................................................... 16

4.1.1 交流采样算法.................................................................................. 16 4.1.2 软件生成SPWM原理及算法 ............................................ 20 4.1.3 数字PID的实现 ............................................................................. 22 4.2 DSP中SPWM波的实现 .......................................................................... 22 4.3 初始化....................................................................................................... 24

4.3.1 系统时钟和外设时钟...................................................................... 24 4.3.2 通用IO设置 ................................................................................... 25 4.3.3 AD模块的设置 ............................................................................... 26

III

4.3.4 事件管理模块EVA ......................................................................... 28 4.4 程序流程图................................................................................................. 29 4.5 软件的编程和调试..................................................................................... 31

4.5.1 编程环境CCS................................................................................... 32 4.5.2 软件的调试...................................................................................... 32

5 总结........................................................................................................................ 35 致谢.............................................................................................................................. 36 附录.............................................................................................................................. 39 参考文献...................................................................................................................... 37

IV

毕业设计（论文）

1 引言

1.1 研究的背景及意义

随着各个行业技术水平的提高，它们对所使用电源的品质有了更高的要求，很多领域都不在直接使用交流电网提供的交流电或者蓄电池提供的直流电，而是通过各种各样的电能变换装置将它们变换成所需电能。

400Hz中频电源被广泛应用于飞机、舰船、雷达、石油、冶金、通信等众多领域中，是一种特种电源，其技术要求高并且正在朝着高可靠性、轻量化、智能化、模块化电源方向发展，研究400Hz中频电源的理论和技术对我们掌握数字化逆变电源的研究规律和方法有重大意义。

1.2 发展历史及现状

早期的中频电源大都是采用电机机组产生的，通常由异步电动机和同步发电机构成。异步电动机由燃油发电机组产生三相工频交流电供电，异步电动机再拖动同步发电机旋转产生所需要的幅值和频率的中频交流电。这种电源不仅体积大，输出电压和频率的稳定性也差，由于电源由旋转的电机组成，其机械和电磁噪音十分明显，可靠性也较低。

后来随着大功率可控电力电子器件的出现开始采用用模拟器件控制的方法也就是静止中频电源。模拟控制经过多年的发展，已经非常成熟。然而，模拟控制有着固有的缺点：需要大量的分立元件和电路板，元器件数量很多，制造成本比较高；大量的模拟元器件使其之间的连接相当复杂，从而使系统的故障检测与维修比较困难。模拟器件的老化问题和不可补偿的温漂问题，以及易受环境（如电磁噪声，工作环境温度等）干扰等因素都会影响控制系统的长期稳定性。专用模拟控制集成芯片的使用大大简化了控制系统，能方便实现一些电路控制，但是其控制环路中的反馈控制网络仍需外接大量的电容电阻等模拟器件。除存在以上所述模拟控制的缺点外，专用芯片的控制不够灵活，要实现复杂、先进的控制算法很困难。

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毕业设计（论文）

随着微电子技术的飞速发展，各种用于工业控制的微处理器不断涌现，其集成度越来越高，运算速度越来越快，功能更加强大，而成本也随着大规模的生产而下降，当前应用微处理器产生PWM波的数字逆变技术己成为实现400Hz中频静止电源的主要方法。

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