《基于TMS320F2812的三相逆变电源》
课题结题报告
河南理工大学 石家宝
1、课题的选择和其发展现状
逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交
流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。逆变电源技术是一门综合性的专业技术，它横跨电力、电子、微处理器及自动控制等多学科领域，是目前电力电子产业和科研的热点之一。逆变电源广泛应用于航空、航海、电力、铁路交通、邮电通信等诸多领域
[1]
。
逆变电源的发展是和电力电子器件的发展联系在一起的，器件的发展带动着逆变电源的发展。逆变电源出现于电力电子技术飞速发展的20世纪60年代，到目前为止，它已经经历了三个发展阶段。第一代逆变电源是采用晶闸管作为逆变器的开关器件，成为可控硅逆变电源。第二代逆变电源所采用的控制方法具有结构简单、容易实现的优点，但由于它所采用的SPWM控制技术只注重如何通过恰当设计开关模式来实现逆变器输出频谱的优化，没有考虑信号输出过程中开关点的变化及负载的影响，所以存在很多缺点。第三代逆变电源采用了实时反馈控制技术，使逆变电源的性能得到提高。
2、课题研究的达成目标
设计目标：开发一种专用程控电源，作为电路板测试工装的配套
电源使用。三相电源的输出电压受上位机通讯控制或模拟量给定信号控制。主控芯片采用DSP -TMS320系列或STM32-M3系列。
主要技术指标：
1、供电电源：AC 220V 50 Hz（单相） 2、控制信号：DC 0-10V 3、通讯接口：RS485 4、通讯协议：MODBUS 5、输出功率：200W
6、输出频率与相数：50Hz 3相（相位差120°） 7、输出电压可调范围：0- 380V 8、电压调节精度：0.1% 9、输出电压不平衡度：1% 10、波形失真率：小于1%
11、隔离性：输入、输出、电源侧之间隔离电压1000 Vac 12、输出保护功能：过流、过压、短路
3、课题研究的主要内容
课题主要研究制作一款基于TMS320F2812程控三相稳压电源，课题的首要目标是实现三相逆变电源的基本功能，在基本功能的基础上再添加检测反馈控制单元以确保电源的输出达到所要求的范围。同时程控电源电压调节方式上采用上位机和模拟量信号控制两种方式，上位机采用VB编写与DSP采用Modbus协议通过485协议传送信号，模
拟量给定控制信号通过DSP的AD采样实现。本课题使用IR2136作为IGBT的驱动模块，本装置的逆变模块采用IGBT芯片FGA25N120。
4、技术方案的确定
4.1主控单元
相对于STM32而言TMS320F2812具有更高的工作频率及更低的功
耗，同时在计算方面具有独特的优势更适合逆变电源的控制。因而选择TMS320F2812作为课题的主控部分。
电源 上位机 485接口 Modbus LCD TMS320F2812 AD-input 按键切换 图一 主控部分布局示意图
TMS320F2812通过按键切换上位机与模拟量输入两种控制方式，AD读取经过电阻分压的滑动变阻器的两端的电压，并通过液晶显示调制度用来调节电压。DSP通过SCI接口经485转换芯片来与上位机进行通讯，经485转USB芯片来实现电平的兼容，使信号链稳定。
4.2整流单元
整流单元的主要功能是将交流市电转换成整流电为逆变电路提
供直流输入。
220V~AC
整流 滤波 0 直流输出 电流缓冲
图二 整流单元示意图
4.3 IGBT驱动单元
驱动单元主要包括光耦隔离与驱动两部分，光耦隔离部分使用的
是高速光耦6N137。驱动部分使用的是3相桥式驱动器IR2136. SPWM DSP 过流刹车 光耦 驱动电路 逆变电路 图三 驱动单元示意图
4.4 上位机软件
上位机软件兼容modbus通讯协议，同时具备基本的串口配置单元，同时可以调节电压和接受反馈的电压与电流。上位机层面选择使用ＶＢ编写。
图四 上位机软件界面示意图