基于TMS320LF2407A控制的正交半桥电流源逆变电路

第29卷 第2期2007年4月三峡大学学报(自然科学版)

JofChinaThreeGorgesUniv.(NaturalSciences)Vol.29No.2Apr.2007

基于TMS320LF2407A控制的正交半桥电流源逆变电路

桑 洪 王 斌 王归新

(三峡大学电气信息学院,湖北宜昌 443002)

摘要:利用TMS320LF2407A控制波形存储器产生相位相差90 的两路SPWM调制信号控制逆变器,设计正交半桥逆变电源.为使输出的两路电流的波形正交无畸变、幅值相等、频率可调,电流幅值控制通过模糊PI控制器分别调节两路的占空比M1、M2实现,电流波形校正由数字PID控制器实现.

关键词:正交半桥逆变; 模糊PI控制; TMS320LF2407A中图分类号:TN710 文献标识码:A 文章编号:1672-948X(2007)02-0116-04

Orthogona-lhalf-bridgeCurrentSupplyInverterCircuit

BasedonTMS320LF2407A-Control

SangHong WangBin WangGuixin

(CollegeofElectricalEngineering&InformationScience,ChinaThreeGorgesUniv.,Yichang443002,China)Abstract Theorthogonalhalf-bridgeinverterpowersupplyisdevelopedbytwogroupsSPWMmodulationsignalofwhichphasedifferencehas90 ,producedbytheTMS320LF2407Acontrollingwaveformmemoryto

controlinverter.ThedesignprocessadoptsthefuzzyPIcontrollertoadjusttwogroupsdutyfactorM1,M2separatelycontrollingcurrentamplitude;andadoptsdigitalPIDcontrollertoemendcurrentwaveform.Thiscircuithasorthogonalandorthoscopicoutputcurrentwaveform,equalamplitudeandadjustablefrequency.Keywords orthogona-lhalf-bridgeinverter; fuzzyPIcontrol; TMS320LF2407A 基于脉宽调制(PWM)原理设计制造的逆变电源已广泛应用于航空、航海、电力、铁路、医疗、科研等诸多领域.而在中小功率应用中多为单相变频电源,特殊的场合下也应用正交半桥逆变电流源,比如交流旋转磁场探伤[1-2].正交半桥逆变电路结构简单、功率器件少且功率管承受的电压应力小,可以作为高效的逆变电路在中小功率场合的应用.正交半桥逆变电流源的设计,要求在满足各项性能指标的同时,输出谐波含量THD最小,因此在设计中,应减小波形失真度,提高效率,减小体积

采用模糊

[3]

正交双相变频电源,实现了输出的两相电流正交且无畸变,电流幅值相等,同时实现变频的功能.最后通过实验结果证明了分析与仿真的正确性.

1 正交半桥逆变电路的构成

在图1中,Q1、Q2构成一单相半桥逆变电路(称为交轴半桥电路),Q3、Q4构成另一单相半桥逆变电路(称为纵轴半桥电路).U是恒定的直流输入电压,两个直流分压电容C1、C2形成中性点.逆变器采用H桥式电路,其优点是所选用的功率管的耐压比推挽式降低一半,功率管的存贮时问对电路工作影响不

.

控制直接调节,

由

PI

TMS320LF2407A型DSP芯片控制波形发生器实现

收稿日期:2006-12-12

通讯作者:王 斌(1963-),男,教授,博士,主要研究方向为电力电子在电力系统中的应用.

第29卷 第2期 桑 洪等 基于TMS320LF2407A控制的正交半桥电流源逆变电路

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大.逆变开关采用MOSFET管IRFP260N,驱动器采用专用的驱动模块

IR2110.

[4]

2 逆变器输出电流控制技术

逆变器输出电流控制技术有滞环控制、预测电流控制、重复控制、线性PID控制、滑模变结构控制等,各种控制技术有其独特的优点和适用范围.同时对输出电流的控制除了外部要求的电流幅值大小稳定可调外,如作为系统研发还要考虑到的是输出电流的波形畸变和两相输出电流相位的偏移必须通过控制技术得到校正.

2.1 逆变器输出电流波形控制

影响逆变器输出电流波形畸变的主要因素有:开关死区的设置、控制上的过调制、负载线圈电感的饱和等,其中负载线圈电感的饱和是造成输出磁化电流波形畸变最为严重.在两相轴线圈中流过畸变的电流产生的影响是:以三次谐波为主的谐波电流在空间上正交的轴线圈中将产生反向的旋转磁场,与基波正向旋转磁场叠加后,削弱了基波旋转磁场强度.

所以,系统中设置输出电流波形校正控制技术.输出电流波形校正由数字PID控制器实现.图4为波形瞬时值控制框图.

图1 半桥逆变结构图

为了得到两相正交输出电流,系统设置两套逆变器电路,如图2.通过正交的电流给定实现输出电流正交.市电交流电源先经过整流和滤波变成直流电源,再经过两路逆变器将直流逆变器成所需频率、电流大小的交流电源送入两轴励磁线圈.为此对两套逆变器电路的控制采用数字控制,由TMS320LF2407A作为两轴逆变器的实时控制器和系统监控器,完成实时过程控制和监控显示、系统软件保护等任务

[5]

.

图2 系统整体结构图

图4 电流波形瞬时值控制框图

图3中通过电流传感器检测得到反馈电流,运用TI公司的TMS320F2407A-DSP进行模糊PI调节占空比,对输出SPWM信号进行调制,从而实现对负载绕组输出电流的控制.此方法在不改变原有硬件的基础上,仅在软件上改变算法,很好的对绕组电流进行了闭环控制,可以得到很好的正交电流

.

根据系统框图,得到

L=P*iLsL+R+kPkfA

式中,kP是比例调节器的增益;kf是反馈系数;A是

逆变器电压增益.适当选取调节器的增益,使kPkfA>>sL+R.则整个闭环系统可以近似等效为一个增益为1/kf的环节,可以将电流误差降低kf倍,有效地抑制了电流波形的畸变.图5为仿真结果.

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2.2 输出磁化电流幅值稳定控制

鉴于电流幅值控制是一种直流控制,工程上常用的PID控制器完全可以应用到系统中来.但是,常规PID控制器有超调大的问题,为此,采用了无静差、响应快、超调小的模糊PI控制,模糊PI算法为

Ik= kPUk+ kI

i=0

分别为SPWM调制信号的占空比.当中性点电压发

生波动引起绕组电流发生变化的时候,通过采样电流Ik和参考电流Iref的比较,得出电流误差和误差变化量.由此利用模糊规则进行模糊推理,查询模糊矩阵表,对占空比M1、M2进行调节,以控制绕组中磁化电流变化.

表1 决策输入表

EC0123456

E

0 3322111

1 4332221

2 4433221

3 5443332

4 5544443

5 6555544

66655554

k

Ui

式中,Ik为第k次采样控制器的输出;Uk为第k次采

样的偏差;kP、kI分别为比例和积分系数; 、 分别为模糊参数调整规则确定的比例和积分调整因子.

为简化设计,模糊变化量和子集进行归一化处理,在偏差E和偏差变化率EC论域为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},模糊子集分别为{NBe,NMe,NSe,Oe,PSe,PMe,PBe}.其中NBe=负大;NMe=负中;NSe=负小;Oe=零;PSe=正小;PMe=正中;PBe=正大.

在比例调整因子a论域上设立6个模糊子集,分别为:{Sp,MSp,Mp,LMp,Lp,VLp}.其中Sp=小;MSp=中小;Mp=中;LMp=中大;Lp=大;VLp=特大.其论域为a={1,2,3,4,5,6}.

在积分调整因子b论域上设立6个模糊子集,分别为:{iO,iS,iMS,iM,iLM,iL}.其中iO=零;iS=小;iMS=中小;iM=中;iLM=中大;iL=大.其论域为b={0,1,2,3,4,5}.由此可以得出E、EC、 、 各论域元素从属于对应的模糊子集的隶属度表.

推理语言规则根据比例和积分作用在控制过程中的基本作用确定,当偏差绝对值E大、偏差变化率绝对 …… 此处隐藏：4044字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……