专利名称：基于dsp的逆变电源系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于DSP的逆变电源系统，属于电源领域。
背景技术：
随着电力电子技术的飞速发展和逆变技术在许多领域的广泛应用，人们对逆变电源性能的要求越来越高，不仅要有很好的输出波形质量，对其稳态、动态性能的要求也在逐渐地提高。而逆变器输出波形质量主要包括三个方面一是稳态精度要高；二是动态性能要好；三是电路结构和控制方法要简单优良。针对电力专用的UPS涉及的逆变电源系统，需要将190V ^ev的直流电转换成 50HZ的220V的稳定交流电，而现有技术输出的波形质量不高，且开发成本高，开发周期长。
发明内容本实用新型目的是为了解决现有的用于电力UPS系统的逆变电源输出的波形质量不高，且开发成本高，开发周期长的问题，提供了一种基于DSP的逆变电源系统。本实用新型所述基于DSP的逆变电源系统，它包括单相全桥逆变电路、驱动电路、 DSP、滤波电路和采样电路，单相全桥逆变电路接收直流输入，单相全桥逆变电路的交流电输出端与滤波电路的输入端相连，滤波电路输出220V交流电，采样电路采集滤波电路输出的交流电，采样电路的输出端与驱动电路的采样数据输入端相连，DSP的控制输出端与驱动电路的控制输入端相连，驱动电路2的驱动输出端与单相全桥逆变电路的控制输入端相连。本实用新型的优点本文提出了一种适用于5KVA电力专用UPS中的基于DSP控制的逆变电源系统，该系统可将190V 的直流电转换成50HZ的220V的稳定交流电，并有较好的稳、动态性能。在控制方案上采用重复控制与PI双闭环控制相结合的方法。其中重复控制能够很好地解决逆变输出的稳态性能；而PI控制有很好的动态调节能力，同时DSP控制芯片又有很高的数据处理能力以及丰富的接口电路，方便了系统的设计，同时也降低了开发成本和周期。 各电路设计结构简单、可靠性高、成本低，达到了 5KVA电力专用UPS中逆变电源系统的使用要求。
图1是本实用新型所述基于DSP的逆变电源系统的流程图图2是单相全桥逆变电路的具体电路图；图3是采样电路的结构框图；图4是采样电路采样交流传感器信号时的电路图；图5是频率及相位检测调理电路的具体电路图；图6是输出电压检测电路图；[0014]图7是驱动电路的具体电路图；图8是系统的主流程框图；图9是采用本实用新型系统的仿真波形。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图1、图8和图9说明本实施方式，本实施方式所述基于DSP的逆变电源系统，它包括单相全桥逆变电路1、驱动电路2、DSP3、滤波电路4和采样电路5，单相全桥逆变电路1接收直流输入，单相全桥逆变电路1的交流电输出端与滤波电路4的输入端相连，滤波电路4输出220V交流电，采样电路5采集滤波电路4输出的交流电，采样电路5的输出端与驱动电路2的采样数据输入端相连，DSP3的控制输出端与驱动电路2的控制输入端相连，驱动电路2的驱动输出端与单相全桥逆变电路1的控制输入端相连。该系统采用单相全桥逆变电路1。控制回路由DSP3、采样电路5、驱动电路2构成。 其中DSP3是系统的核心，可产生SPWM波形控制信号，从而控制驱动电路2完成单相全桥逆变电路1中IGBT主控器件的驱动，同时监测逆变电源输出电压，并通过采样电路实现电源的闭环控制。软件设计采用C语言和汇编语言相结合的方式，主要完成PI双闭环控制、重复控制、A/D转换、SPWM脉冲的生成等。软件组成如图8所示。主程序主要完成系统的初始化、协调和控制其它子程序模块的任务。PI控制模块完成电压、电流的双闭环控制功能，使输出电压、电流稳定在设定值上，重复控制模块可将反馈回来的电压或电流信号与给定值求差，得到当前误差量，此误差量和上周期输出量的和做为本周期的输出，即每隔一个周期，输出量获得一次累加，当累加到一定的值时，重复控制器开始作用，直到输出的波形得到改善，达到设计的要求，重复控制器停止调节。SPWM 脉冲生成模块可产生规定的正弦波。A/D转换模块将采样的模拟信号转换为数字信号。仿真分析应用MATLAB的动态仿真工具Simulink对系统进行仿真，仿真模型中的各参数为直流电压DC = 280V、逆变额定输出电压U0 = 220V、输出频率f = 50Hz、滤波电容C2 = 30uF、滤波电感Ll = lmH、负载& = 5 0、开关管的频率€= IOKHz ；内环Kpl = 4. 49 X 10人 Kil = 5. 63 ；外环 Kptl = 0. 0936、Ki0 = 57. 8448。重复控制器的各参数 Q (z)= 0.95、N = 200、k = 4。仿真波形如图9所示。仿真波形中1表示输出电压，2表示电压的给定，3表示输出负载电流。仿真结果表明，该系统可获得50HZ的220V的稳定交流电，且系统动态响应快，超调量小，稳态误差较小，逆变输出电压波形的THD < 3%，能够满足5KVA电力专用UPS中逆变电源系统的使用要求。
具体实施方式
二 本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括缓冲电路6， 缓冲电路6的输出端与单相全桥逆变电路1缓冲控制端相连。
具体实施方式
三本实施方式对实施方式二作进一步说明，它还包括辅助电源电路7，辅助电源电路7的第一电源输出端与驱动电路2的电源输入端相连，辅助电源电路7 的第二电源输出端与DSP3的电源输入端相连。
具体实施方式
四下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，单相全桥逆变电路1包括第一 IGBT模块Tl、第二 IGBT模块T2、第三IGBT模块 T3、第四IGBT模块T4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、滤波电感Li、第一电阻r、滤波电容C2和第二电阻&，第一 IGBT模块Tl反向并联第一二极管 D1，第二 IGBT模块T2反向并联第二二极管D2，第三IGBT模块T3反向并联第三二极管D3， 第四IGBT模块T4反向并联第四二极管D4，输入电源正极端与第一 IGBT模块Tl的源极相连，第一 IGBT模块Tl的漏极与第四IGBT模块T4的源极相连，第四IGBT模块T4的漏极与输入电源负极端相连；输入电源正极端还与第二 IGBT模块T2的源极相连，第二 IGBT模块T2的漏极与第三IGBT模块T3的源极相连，第三IGBT模块T3的漏极与输入电源负极端相连；第一 IGBT模块Tl和第四IGBT模块T4相连引出线与滤波电感Ll的一端相连，滤波电感Ll的另一端与第一电阻r的一端相连，第一电阻r的另一端作为交流电源的一个输出端；第二 IGBT模块T2和第三IGBT模块T3相连引出线作为交流电源的另一个输出端；交流电源的两个输出端之间并联设置滤波电容C2，交流电源的两个输出端之间还并联设置第二电阻&。系统采用电压型逆变电路，换向是在同桥臂开关管之间进行的，可以通过控制输出电压的幅值和波形来控制其输出电压。若直流输入电压范围为190V-286V，则加在逆变器上的最大电压为&可由式⑴ 计算
权利要求1.基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，它包括单相全桥逆变电路(1)、驱动电路 (2) ,DSP(3)、滤波电路(4)和采样电路(5)，单相全桥逆变电路(1)接收直流输入，单相全桥逆变电路⑴的交流电输出端与滤波电路⑷的输入端相连，滤波电路⑷输出220V交流电，采样电路( 采集滤波电路(4)输出的交流电，采样电路(5)的输出端与驱动电路(2) 的采样数据输入端相连，DSP (3)的控制输出端与驱动电路(2)的控制输入端相连，驱动电路⑵的驱动输出端与单相全桥逆变电路⑴的控制输入端相连。
2.根据权利要求1所述的基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，它还包括缓冲电路 (6)，缓冲电路(6)的输出端与单相全桥逆变电路(1)缓冲控制端相连。
3.根据权利要求1所述的基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，它还包括辅助电源电路(7)，辅助电源电路(7)的第一电源输出端与驱动电路(2)的电源输入端相连，辅助电源电路(7)的第二电源输出端与DSP(3)的电源输入端相连。
4.根据权利要求1所述的基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，单相全桥逆变电路 ⑴包括第一 IGBT模块(Tl)、第二 IGBT模块(T2)、第三IGBT模块(T3)、第四IGBT模块 (T4)、第一二极管(Dl)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、滤波电感 (Li)、第一电阻(r)、滤波电容(C2)和第二电阻( )，第一 IGBT模块(Tl)反向并联第一二极管(Dl)，第二 IGBT模块(T2)反向并联第二二极管(D2)，第三IGBT模块(T3)反向并联第三二极管(D3)，第四IGBT模块(T4)反向并联第四二极管(D4)，输入电源正极端与第一 IGBT模块(Tl)的源极相连，第一 IGBT模块(Tl)的漏极与第四IGBT模块(T4)的源极相连，第四IGBT模块(T4)的漏极与输入电源负极端相连；输入电源正极端还与第二 IGBT模块(1 的源极相连，第二 IGBT模块(1 的漏极与第三IGBT模块CH)的源极相连，第三IGBT模块(B)的漏极与输入电源负极端相连；第一 IGBT模块(Tl)和第四IGBT模块(T4)相连引出线与滤波电感(Li)的一端相连， 滤波电感(Li)的另一端与第一电阻(r)的一端相连，第一电阻(r)的另一端作为交流电源的一个输出端；第二 IGBT模块(1 和第三IGBT模块(Π)相连引出线作为交流电源的另一个输出端；交流电源的两个输出端之间并联设置滤波电容(C2)，交流电源的两个输出端之间还并联设置第二电阻(RJ。
5.根据权利要求1所述的基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，IGBT模块选用日本三菱公司生产的六单元L系列IGBT模块。
6.根据权利要求1所述的基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，驱动电路(2)采用三菱公司生产的智能功率IPM模块。
7.根据权利要求1所述的基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，DSP(3)选用TI公司的TMS320F2812数字信号处理芯片。
8.根据权利要求1所述的基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，采样电路(5)包括传感器电路(5-1)、调理电路(5- 和A/D转换电路(5-3)，传感器电路(5-1)采集滤波电路(4)输出的220V交流电信号，传感器电路(5-1)的输出端与调理电路(5-2)的输入端相连，调理电路(5-2)的输出端与A/D转换电路(5-3)的输入端相连。
9.根据权利要求8所述的基于DSP的逆变电源系统，其特征在于，传感器电路(5-1)选用型号为SPT204A的交流传感器。
专利摘要一种基于DSP的逆变电源系统，属于电源领域，本实用新型为解决现有的用于电力UPS系统的逆变电源输出的波形质量不高，且开发成本高，开发周期长的问题。本实用新型方法包括单相全桥逆变电路、驱动电路、DSP、滤波电路和采样电路，单相全桥逆变电路接收直流输入，单相全桥逆变电路的交流电输出端与滤波电路的输入端相连，滤波电路输出220V交流电，采样电路采集滤波电路输出的交流电，采样电路的输出端与驱动电路的采样数据输入端相连，DSP的控制输出端与驱动电路的控制输入端相连，驱动电路2的驱动输出端与单相全桥逆变电路的控制输入端相连。
文档编号H02M7/5387GK202059343SQ201120190548
公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者宣丽萍 申请人:黑龙江科技学院