基于PIC18F4431的逆变电源控制系统设计Word文档下载推荐.docx

基于PIC18F4431的逆变电源控制系统设计Word文档下载推荐.docx

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介绍了SVPWM逆变技术的基本理论，详细推导出了五种具体的SVPWM实现模式，并通过比较说明不同实现模式的优缺点，得到本课题采用的一种优化模式，设计研究了基于SVPWM控制方式的软件；

介绍了Q格式的基本理论，在程序中变量间的运算采用Q格式，提高了系统数据运算的速度和精度，实现了左定点处理器上进行高性能的浮点运算：

详细讨论了片上模数转换模块的转换误差来源及影响，研究了减小转换误差的方法，采用了软件方法来对转换结果进行实时校正，提高了模数转换的准确度。

本课题是在参阅了国内外大量资料和逆变器最新发展技术的基础上进行的高性能控制逆变器的一次有益的尝试和探索。

整个控制系统经实验调试，证明本课题的软件设计研究是可行的。

关键词:

PIC18F4431;

逆变电源;

脉宽调制;

过流保护

Abstract

Forproduceahighqualitysinewave,whichfrequencyandvoltagewassetbyuser,aninvertercontrolsystembasedonPIC18F4431microcontrllerproduced.Theinputofthesupplywas220V、50HzAC,throughrectifierandinvertercircuit,torealizeinverter.ThehardarewasdesignedbyusingabootstrapdrivecircuitoffloatingchanneladetectioncircuitbasedonRMS-DCchip,RCDbuffercircuit,theschematicwasgiven.Thesoftwarewasdesignedbyutilizingaunipolare-qualareapulsewidthmodulation（PWM）modulationmethod,samplingandinterruptmodetoregulatethevoltage,theflowchartwaspresented.

Combinedwiththelatestdevelopmentofmodemtechnologyofpowerelectronicdevicesanddigitalsignalprocessing,thispaperstudiesthehigh-performancedigitalcontrolsystemofinverter,withtheTMS320F2812asthedominantchipproducedbyTl

Companyforgeneralmotorcontrolandtheintelligentpowermodule（IPM）asthemainpowerdevicesoftheinverter

Inthefirst,thecurrentsituationanddevelopmenttrendsoftheinvertersarepresentedinthepaper.FollowingistheanalysesofhardwareoftheinvertersuitingfordigitalcontrolbasedondigitalsignalprocessorTMS320F2812andtheintelligentpowermodule（IPM）;

thebasictheoryofspacevectorpulsewidthmodulation（SVPWM）isintroduced,fivespecificSVPWMmodesofimplementationareeduceddetailedly,followingbythecomparisonwhichshowstheadvantagesanddisadvantagesof'

differentpatterns.Anoptimizationmodeisgotwhichisusedinthisproject,andthesoftwareisdesignedbasedonSVPWMcontrolpattern;

thebasictheoryof-Qformatispresented.variableQformatisadoptedduringtheprocedureforthecalculationwhichimprovestheoperationofthesystemdataspeedandprecision,achievingthetargetedprocessorforhigh-performancefloating-pointoperationinthefixed-pointDSP;

theerrorsourcesandeffectsoftheon-chipanalog-to-digitalconversionmodule（ADC）arediscussedindetail,methodstoreducetheerrorarestudied,andasoftwaremethodisusedtocorrecttheconversionresultsreal-timely,raisingtheanalog-to-digitalconversionaccuracy

Keywords:

invertersupply;

PWM;

overcurrentprotection

1绪论

1.1选题背景及依据

高频化、模块化、数字化、绿色化是当今逆变电源的发展趋势。

其核心PWM控制技术，最初是基于模拟电路调制技术，由载波和控制信号进行比较来实现的。

随着数控技术的发展，又出现了数字式PWM集成芯片，但该方法却有着电路复杂、调制不方便的缺点。

而微机控制技术的不断成熟，使软件计算的实时PWM控制策略调制灵活、电路简洁、易于调节的优势日益明显，因而越来越被人们所接受，且成为一种必然趋势。

随着网络技术的发展，对逆变电源提出了更高的要求，高性能的逆变电源必须满足：

高输入功率因数，低输出阻抗；

暂态响应快速，稳态精度高；

稳定性高，效率高，可靠性高；

电磁干扰低等。

要实现这些功能，离不开数字化控制技术。

为获得设定频率与电压的优质正弦交流电，设计了一种以MicrochipTechnology公司生产的PIC18F4431单片机为核心的逆变电源控制系统。

该电源以220V、50Hz交流电压为输入，通过整流和逆变组合电路，来实现逆变电源。

传统的逆变电源多为模拟控制系统。

虽然模拟控制技术已经非常成熟，但其存在很多固有的缺点：

控制电路的元器件比较多，电路复杂，所占的体积较大；

灵活性不够，硬件电路设计好了，控制策略就无法改变；

调试不方便，由于所采用器件特性的差异，致使电源一致性差，且模拟器件的工作点的漂移，导致系统参数的漂移。

模拟方式很难实现逆变电源的并联，所以逆变电源数字化控制是发展的趋势，是现代逆变电源研究的一个热点

为了改善系统的控制性能，通过模拟、数字（A/D）转换器，将微处理器与系统相连，在微处理器中实现数字控制算法，然后通过输入、输出口或脉宽调制口（pulse 

width 

modulation,　PWM）发出开关控制信号。

微处理器还能将采集的功率变换装置工作数据，显示或传送至计算机保存。

一些控制中所用到的参考值可以存储在微处理器的存储器中，并对电路进行实时监控。

微处理器的使用在很大程度上提高了电路系统的性能，但由于微处理器运算速度的限制，在许多情况下，这种微处理器辅助的电路控制系统仍旧要用到运算放大器等模拟控制元件。

近年来随着大规模集成电路技术的发展，一些专用心片的产生，使逆变电源的全数字控制成为现实。

实时地读取逆变电源的输出，并实时地处理，使得一些先进的控制策略应用于逆变电源控制成为可能，从而可对非线性负载动态变化时产生的谐波进行动态补偿，将输出谐波达到可以接受的水平。

随着电机控制专用芯片的出现和控制理论的普遍发展，逆变电源技术朝着全数化智能化及网络化的方向发展，逆变电源的数字控制技术发生了一次大飞跃。

只需修改软件即可，大大缩短了开发周期，而且可以应用一些新型的复杂控制策略，各电源之间的一致性很好，这样为逆变电源的进一步发展提供了基础.

1.2现代逆变电源技术及发展现状

美国贝尔实验室于1956年研制出世界上第一只品闸管（SCR），标志着电力电子技术的开始。

现代电力电子技术是以电力为丰要研究对象的电子技术。

它利用电力电子器件对电能进行变换和控制。

当代许多商新技术均，与电网的电流、电压、功率和相位等各种基本参数的变换，与控制有关，而电力电子技术能实现对这些参数的精确控制和高效处理，尤其是能够实现大功率电能的频率变换，为高新技术的发展提供了强有力的支持。

因此，现代电力电子技术不仅仅自身是一项高新技术，而且还是其他高新技术的发展基础。

如果说微电子技术是信息处理技术，电力电子技术则是电力处理技术。

逆变，是对电能进行变换和控制的以种基小形式。

电力电子电路的基本功能是使交流电能（AC）．与直流电能（DC）之间进行相互转换，基本转换形式有四种，其中将直流电变换成交流电的变换称为DC/AC变换，也即通常所说的逆变。

它是电力电子领域中最为活跃的部分。

随着电力电子技术的发展，逆变技术也随之不断发展。

“现代逆变技术”是综合了现代电力电子开关器件的应用、现代功率变换、模拟和数字电子技术、PWM技术、频率及相位调制披术、开关电源技术和控制技术等的一门实用设计技术，己被广泛地用于工业和民用领域中的各种功率变换系统和装置中。

所谓逆变器，是指整流器的逆向变换装置，其作用足通过半导体功率开关器件（如SCR，GTO，GTR，IGBT，智能IPM功率模块等）的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能，因此是一种电能变换装置。

由于是通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换，因此转换效率比较高，但转换输出的波形却很差，是含有相当多谐波成分的方波。

而多数负载要求逆变器输出的是正弦波，这便是逆变技术经要所在。

逆变原理早在20世纪30年代初就被提出过，1948年美国西屋电气公司用汞弧整流器制成了3000Hz的感应加热逆变器。

其发展一般认为分为如下两个阶段：

1956-1980年为传统发展阶段，这个阶段的特点是开关器件以低速器件为主，逆变器的开关频率较低，波形改善多以重叠加法为主，体积和重量都较大，逆变效率低下，正弦波逆变器开始出现。

1980