基于DSP控制的数字移相器—变压变频器模块的设计

 

　　现在常用的数字移相器由以下几个功能模块组成：变频单元(变压变频器)，变流单元(升流器)，移相单元(数字相位表),数字电压电流表及辅助电路。

　　变压变频器简介

　　输入为市电，整流成直流后经降压斩波后输出，再经过逆变电路变为SPWM波，其基频为变频电源的输出频率。SPWM波经过变压器隔离后，再用LC滤波，即可输出正弦波。这一能量转换过程通常表示为AC-DC-AC。

　　变频电源主要有以下功能:

　　● 变频，能将市电转换为用户所需要的频率，一般为40～1000Hz;

　　● 变相，能将三相交流电变为单相交流电，或者把单相交流电变为三相交流电;

　　● 变压，能将市电电压转换为可调的电压;

　　系统方案论证与工作原理

　　1 系统设计要求

　　本设计要求性能指标为：三相电压输出0～380V;电流输出0～10A;直流输出电压0～50V;频率范围0～100Hz;按键设定，操作简便，液晶显示。

　　2 方案分析与整体框图

　　根据实际要求，我们考虑可以采用以下方案：

　　①控制部分——使用DSP TMS320F2812内部外设EVA产生三相电压型逆变桥的SPWM，以控制逆变桥臂的IGBT导通关断;使用DSP内部EVA的定时器2来实现PWM驱动Buck电路;经过内部12位AD采样后反馈到PWM控制输出，以达到稳定直流电压的目的。经测试，直流电压输出比较稳定，负载调整率可以达到规定的要求，由于采用内部外设EVA来控制实现，调节方便，速度快，电压、频率可以达到要求的精度。

　　②主回路——直流输出采用降压斩波电路，直流转换的效率较高，输出采用二级LC滤波;逆变部分采用三相桥式逆变，选用大功率型IGBT。

　　③保护部分——采用硬件保护和软件保护的方式。硬件保护由模拟电路来实现;软件保护由软件A/D采样部分实现。

　　④设定与显示部分——由于DSP资源丰富，采用独立按键控制，LCD12864显示，具有良好的人机界面。

　　整个数字移相器系统如图1所示。

　　

 

　　图1 系统结构框图

　　MCU通过总线将控制数据(移相角，输出频率和幅值等)送入DSP，使用线性光耦隔离，在DSP中，使用内部事件管理器EVA/EVB产生12路SPWM触发脉冲，分别控制电压型、电流型逆变桥IGBT的开关状态，DSP内部集成功率模块保护中断机制。