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1、 中文题目 ：基于DSP带同步锁相的逆变器控制系统设计 外文题目 ：A Design of Phase Locked Inversion Control System Based on DSP毕业设计（论文）共 页（其中：外文文献及译文页） 图纸共张 完成日期 20年月 答辩日期 20年月宋体四号居中 摘要 UPS ( Uninterruptible Power System)是一种电力设备，当电网供电出现紧急故障时：UPS逆变电源可以利用蓄电池为负载提供应急供电。同时UPS也具有改善电网电力质量的作用。我国UPS市场需求巨大，每年UPS的市场销售量大约在80亿元人民币。除了电信、金融等行业对
2、UPS的需求居高不下之外，制造业、交通业、能源业对于UPS的需求量呈现上升趋势。 本文介绍了UPS逆变电源的组成，分析了各部分的作用及其工作原理，研究了实现UPS逆变控制的关键技术。在此基础上，设计了基于DSP的UPS逆变控制系统，提出了一套融合软硬件的适用于UPS逆变电源的数字化精准控制方案。 UPS逆变电源的控制系统的硬件电路设计采用TI公司的32位TMS320LF2407A作为逆变控制信号和驱动控制信号产生的主芯片。本文在Album Designer软件环境下绘制电路原理图和PCB电路板。在电路板设计中加入了各种抗干扰措施，提升了系统的稳定性。 在完成UPS逆变电源控制系统的软硬件设计的
3、基础上，本文将控制系统和UPS整机进行联合调试。调试结果表明，在本文设计的UPS逆变电源控制系统的协调下，可以使得UPS整机正常工作，IGBT驱动信号和可控硅控制信号正常，输出信号可以精确地跟踪市电频率，并且保持相位一致，同时输出电压抑制了输入电压中的高次谐波，改善了电网的质量。 关键词:正弦脉宽调制SPWM；TMS320LF2407A；电力电子系统；逆变器；数字化精准控制ABSTRACT UPS (Uninterrupted Power Supply) is an electrical equipment that can provide emergent power supply by u
4、se of storage battery when power failure. In addition, UPS can improve the quality of mains power supply.Our country has large demand for UPS. The annual sales of UPS reach to 8 billion yuan. The demand is continuously large in the field of telecommunication and finance and begins to rise in the fie
5、ld of manufacturing, transportation and energy source. This dissertation introduces the structure of UPS, analyzes the function and operation principle of each part of UPS and studies the key technique for UPS inversion control. The UPS inversion control system based on DSP is put forward. The syste
6、m is combined with hardware design and software design and is suitable for digital accurate control. In terms of the hardware design of UPS inversion control system, TMS320LF2407A, the 32-bit DSP manufactured by TI, is used to control inverter and generate drive signal for IGBT and SCR. EPM240T 100C
7、, the high performance and low power consumption manufactured by Altera, is used for interface extension and phase shift of drive signal. The schematics and printed circuit board are designed in the environment of Altium Designer. Anti-interference methods are adopted to enhance system stability. Af
8、ter hardware design and software design, the control board is joint-tested with UPS. The result shows that under the coordination of UPS inversion control system designed in this dissertation, IGBT drive signal and SCR control signal can be correctly generated so that UPS can work normally. The outp
9、ut signal can accurately trace the frequency of mains power supply, keeping the phase consistent. Whats more, the output signal improves the quality of mains power supply by reducing high harmonic wave.KEY WORD:SPWM；TMS320LF2407A；Digital Accurate Control；Large-Power Inverter；Power Electronics System
10、 1目录0 前言11 绪论11.1 选题的背景和意义11.2 UPS逆变电源的分类11.2.1被动后备式(Passive Standby)21.2.2在线互动式(Line-Interactive)31.2.3双转换式(Double Conversion )41.3 UPS逆变电源的发展趋势和数字化控制的意义41.3.1采用DSP设计电路的优越性体现51.4本章小结62 在线式UPS的系统结构12.1 在线式UPS系统框图12.2在线式UPS系统组成12.3 在线式UPS的工作原理32.4本章小结43 功率因数校正13.1 概述13.1.1 谐波的产生及危害13.1.2 功率因数的定义23.1.
11、3 提高功率因数的方法23.2 BOOST型PFC电路的分析23.2.1 主电路与DSP的连接33.2.2 采样电路43.2.3 主电路分析53.2.3 主电路及PI调节器的参数选择84 逆变器部分94.1 主电路（逆变部分）分析94.2 正弦波脉宽调制技术（SPWM）104.2.1 单极性正弦波脉宽调制114.2.2 双极性正弦波脉宽调制124.3 SPWM波形的实现134.4 DSP在逆变器中的应用134.4.1 带死区信号的产生134.4.2 逆变器部分的采样时序及A/D转换144.5 基于DSP的逆变器的实现154.5.1 逆变器控制方法的发展154.5.2 逆变器电路分析164.5.
12、3 主电路与DSP的连接184.6 主电路参数选择195 DC/DC变换部分15.1 DC/DC主电路15.2 基于DSP控制的DC/DC实现25.2.1 两路PWM波形的实现方法35.2.2 主电路与DSP的连接45.3 主电路参数选择46 其它重要电路76.1 辅助电路设计76.2 驱动电路设计76.3 旁路开关选择86.4正弦波发生器80 前言 随着信息技术的迅速发展和计算机的日益普及，对电源系统供电质量和可靠性的要求越来越高，不间断电源（UPS）的应用越来越广泛。它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。UPS是一种含有储
13、能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。由于在线式UPS需要在旁路电源供电与逆变供电之间进行切换，为了实现连续切换，需要通过同步锁相器实现逆变器输出电压与旁路电压同步。同步锁相控制完成以下功能：在旁
14、路电源频率满足要求时，逆变器输出电压的频率和相位要跟踪旁路电压的频率和相位；旁路电压频率超出精度要求或旁路掉电时，逆变器输出与自身内部基准频率同步；在锁相输出与自同步两种状态间切换时，要求逆变器输出电压的频率变化要平稳，以免造成逆变器工作频率的剧烈抖动。 锁相可分为模拟锁相和数字锁相。与传统的模拟锁相相比，数字锁相不仅可以简化硬件电路降低成本，还解决了模拟电路中器件的老化和温漂等问题，提高了锁相的精度。1 绪论1.1 选题的背景和意义 随着信息科技和电子电力技术的迅猛发展，各式各样的用电设备层出不穷，而绝大多数用电设备是非线性负载，它们从电网获取的电流和电压波形不一致，因此给电网带来的极大的谐
15、波危害，造成供电质量愈来愈差。在一些重要公用事业单位，诸如医院、机场、高架、隧道银行等，对供电质量的要求越来越高。还有些特殊的电力设备，比如服务器、数据中心、通信基站等，不仅要求365x24连续供电，还对电源信号的电压、幅度、频率等参数提出了精准的要求，以确保设备的正常运行。UPS(Uninterruptible Power System)正是在这种背景下应运而生。 UPS逆变电源是一种电力设备，当输入电源，尤其是电网供电出现故障时，为负载提供应急供电。UPS与应急电力设备、备用电源的区别在于UPS在电源故障发生的同一时刻或者几乎同一时刻为负载供电。对于小功率负载，UPS利用挂载的电池和相关电子电路产生电源，对于大功率负载，UPS使用内燃机发生器和调速轮发电。一般来说，UPS的蓄电池可以维持UPS在市电掉电情况下继续工
