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[免费设计]三相正弦波变频电源的设计
摘要:本设计了一个交流—直流—交流变频电源系统。该系统利用集成逆变器件IM14400,并以FPGA为控制核心,采用SPWM变频控制技术,实现了三相正弦波变频输出。其输出线电压有效值为36V,最大输出电流有效值达3A。此外,系统还具有频率测量、电流和电压有效值测量及平均功率测量等功能。变频技术在电源中的应用,极大地减小了电源装置的体积,提高了效率,产生了巨大的经济效益,所谓变频就是利用电力电子器件(如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT)将5OHz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变频(又称交―交变频),即把市电直接变成比它频率低的交流电,大量用在大功率的交流调速中;间接变频(又称交—直—交变频),即先将市电整流成直流,再变换为要求频率的交流。它又分为谐振变频和方波变频。前者主要用于中频加热,方波变频又分为等幅、等宽和SPWM变频。常用的方法有正弦波(调制波)与三角波(载波)比较的SPWM法、磁场跟踪式SPWM法和等面积SPWM法等。逆变技术,是指整流技术的逆向变换方式。
关键词:逆变器;变频电源;脉宽调制;IM14400;FPGA1引言

由于我国市电频率固定为50Hz,因而对于一些要求频率大于或小于50Hz的应用场合,则必须设计一个能改变频率的变频电源系统。目前最常用的是三相正弦波变频电源。该电源系统主要由整流、逆变、控制回路3部分组成。其中,整流部分用以实现AC/DC的转换;逆变部分用以实现DC/AC的转换;而控制回路用以调节电源系统输出信号的频率和幅值。

变频技术是电力电子技术的主要组成部分,它主要用于需要交流电源的电压、频率可调(或恒压、恒频)的用电设备,如交流电机、中频电源及各种专用电源的中间环节等。这一技术的产生和发展为交流调速开拓了广阔的天地。国外交流调速在电气传动行业已占绝对优势,虽然国内直流调速还在大量使用,但近年来凡新建的电气传动系统均采用交流调速,其发展势头是迅速的。变频技术在供电电源方面的应用主要是:
(1)将过去用发电机、变压器产生交流电的地方用变频电源取代;
(2)将计算机、电焊机、电子装置等用直流电源的地方改为以变频技术为核心的开关电源。在现有的正弦波输出变压变频电源产品中,为了得到SPWM波,一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的4个功率管都工作在较高频率(载波频率),从而产生了较大的开关损耗,开关频率越高,损耗越大。本文针对正弦波输出变压变频电源SPWM调制方式及数字化控制策略进行了研究,以TMS320F240数字信号处理器为主控芯片,以期得到一种较理想的调制方法,实现逆变电源变压、变频输出。
变频技术在电源中的应用,极大地减小了电源装置的体积,提高了效率,产生了巨大的经济效益,所谓变频就是利用电力电子器件(如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT)将5OHz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变频(又称交―交变频),即把市电直接变成比它频率低的交流电,大量用在大功率的交流调速中;间接变频(又称交—直—交变频),即先将市电整流成直流,再变换为要求频率的交流。它又分为谐振变频和方波变频。前者主要用于中频加热,方波变频又分为等幅、等宽和SPWM变频。
常用的方法有