（毕业论文 字数：14485 页数：42）摘 要：本设计论文介绍了一种基于DSP芯片的全数字控制单相变频器的设计，随着变频调速技术的不断发展，变频器的应用越来越广泛，变频器除了具有卓越的调速性能之外，还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。本论文提出了一种数字控制的单相逆变器结构，详细论述了系统的参数设计，整流工作的基本工作原理，逆变的基本原理及SPWM正弦脉冲宽度调制。 基于DSP的数字控制技术能大大改善产品的一致性，同时增加了控制的柔性，提高了整个系统的稳定性和可靠性。

关键词：全数字控制,整流,逆变器,DSP,SPWM正弦脉冲宽度调制。

Abstract ：This design paper introduced one kind based on the DSP chip entire numerical control single-phase frequency changer design, along with the frequency conversion velocity modulation technology unceasing development, the frequency changer application is more and more widespread, the frequency changer besides has the remarkable velocity modulation performance, but also has the remarkable energy conservation function, is the enterprise technological transformations and the product renewal ideal speeder. The present paper proposed one kind of numerical control single-phase inversion structure, in detail elaborated the system parameter design, the rectification work basic principle of work, the contravariant basic principle and the SPWM sine pulse width modulation. Can greatly improve the product based on the DSP numerical control technology the uniformity, simultaneously increased the control flexibility, enhanced the overall system stability and the reliability.

Key word: Entire numerical control; Rectification; Inversion; DSP;SPWM sine pulse width modulation.

目录
第一章 绪论 4
1.1本文主要内容 4
1.2控制芯片概述 4
1.2.1 DSP芯片 4
1.2.2 SG3524和SG3525 5
1.3 数字变频器的分类及优点 8
第二章 单相SPWM变频器的工作原理 9
2.1整流技术 9
2.1.1变频器的工作原理 10
2.2逆变工作原理 11
2.2.1逆变器方波输出工作原理 11
2.2.2 滤波器 13
2.3 SPWM基本原理 16
2.4 基于DSP的直接移相脉冲生成方法 19
2.5.数字控制系统设计 20
2.5.1 PI调节器 21
2.5.2 PID调节器 22
第三章 单相SPWM方式变频器系统组成 23
3.1主电路 23
3.2驱动电路 24
3.3检测电路 24
3.3.1电压检测 25
3.3.2电流检测 26
第四章 数字控制的实现方法 27
4.1主电路流程图 28
4.2中断程序流程图 28
4.3 PI调节流程图 29
4.4本章小结 30
第五章 系统参数设计 31
5.1参数设计 31
5.1.1 交流滤波电容C5 31
5.1.2 交流滤波电感L2 32
5.1.3中频变压器TR 32
5.1.4 串联谐振电容 34
第六章 仿真波形分析 35
6.1 PWM1与PWM2死区波形 35
6.2 PWM1与PWM2的SPWM波 35
6.3 给定波形 36
6.4 DSP与电平转换电路的SPWM波形 37
6.5 基波与SPWM波 38
6.6 IGBT驱动信号波形 38
第七章 总结 39
参考文献 40
致谢 41
附图：主电路图 42


第一章 绪论
变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。
变频节电器是近几年发展起来的一种新型节能产品，对于各种交流电机设备，配备专用的变频器后，可以使原电机的能源利用率大大提高，从而达到节电之目的。在能源日益紧张的今天，变频器作为交流调速的一种主要手段，以其极强的可靠性和抗干扰能力，在工业生产中得到了越来越广泛的应用，具有广阔的市场潜力。因此，研究本课题具有很强的现实可行性。本文就变频器的原理作了简单的介绍。
1.1本文主要内容
近年来，通信网络、计算机、过程控制系统和自动化生产线得到了广泛地使用，这就大大地增加了人们对全数字变频器的需求。故选取全数字变频器作为毕业设计有一定的实用意义。本文所研究的是全数字单相变频器要求将三相380V，频率为50Hz的交流电变为输出为220V频率可变的交流电源。正常工作时，若负载发生变化，该变频器具有自动调节输出电压和频率使其维持不变的功能。本次毕业设计输入端接入三相380V频率为50Hz的交流电，通过整流，逆变，变频，变压器的降压变为220V频率范围为100Hz~400Hz交流电，并采用了闭环调节技术，可以对电压和频率进行调节。本系统除了主电路外，还采用了许多附属电路，本文着重分析了辅助电源电路、驱动和保护电路以及检测电路的工作原理。
1.2控制芯片概述
1.2.1 DSP芯片
采用高性能静态氧化物半导体技术，使得供电电压降为3．3V，减少了功耗；基于TMS320C2xxDSP的CPU核，保证与TMS320系列DSP代码兼容
 DSP内核CPU中具有32位CALU、32位ACC、16*16位并行乘法器可产生32位乘积、8个辅助寄存器ARX，CPU时钟高达20MHZ，指令周期为20MIPS；
 内部存储器为544*16位片内RAM、16K*16位片内Flash Memory、224K*16位最大寻址范围；程序控制为四级流水线操作、八级硬件堆栈和3个XINT、PDPINT、RESET、NMI等六个外部中断；
 事件管理器的能力为：3个通用16位硬件定时器，具有六种工作模式；12路比较/PWM通道，包括三相六路SPWM口，可实现空间矢量控制；3个带死区功能的全比较单元，死区时间可编程；3个单比较单元；4个捕捉单元/正交解码脉冲单元（CAP/QEP单元）；
 外围功能模块为：两路8通道A/D转换器、基于PLL的时钟单元、Watchdog 单元、SCI和SPI通讯接口、28个可编程多路复用I/O口；
可扩展的外部存储器总共192K字空间:64K字程序存储器空间; 64K字数据存储器空间; 64K字I/O寻址空间。需要说明的是TMS320LF240x DSP是定点l6位芯片，存储数据的最小单位是16位的字，每个地址(包括程序地址、数据地址及I／O地址)所存的数据都是16位。
由于拥有上述优越的特点，使DSP芯片具有快速的计算速度和完善的控制能力，能够实现各种不同类型的复杂控制算法，从而达到很好的性能要求。
1.2.2 SG3524和SG3525
SG3524是一个通用型PWM控制芯片,用于电机控制与开关电源等。一般的SG3524的设计与应用是把芯片内部的误差比较放大器的反相输入端接主电路的反馈信号,或者是把误差比较放大器接成电压跟随器的形式。此设计中,把芯片内部的误差比较放大器接成差动放大器的形式,使调节范围更宽,以适应特殊的需要.SG3524是定频PWM电路，采用16引脚标准DIP封装。其各引脚功能如图1.1(a)所示，内部框图如图1.1(b)所示。
脚9可以通过对地接阻容网络，补偿系统的幅频和相频响应特性。根据试验结果，对地接电容就可以实现软起动功能。SG3525也是定频PWM电路，采用16引脚标准DIP封装。其各引脚功能如图1.2(a)所示，内部框图如图1.2(b)所示。脚8为软起动端。