基于TMS320F2812的逆变电源控制器设计
基于TMS320F2812的逆变电源控制器设计
随着用电设备对高品质的电源和电能质量的需求日益增多，高性能逆变电源的研究越来越受到关注。首先介绍了逆变电源技术的发展现状，在介绍了芯片的特性之后，详细分析了基于TMS320F2812逆变电源控制器的硬件和软件设计，并对仿真结果进行分析总结。结果表明，该逆变电源能够得到稳定的正弦波输出。
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，逆变电源技术均处于核心地位。逆变电源是一种采用开关方式的电能变换装置，它从交流或直流输入获得稳压、稳频的交流输出。近年来，现代逆变电源越来越趋向于高频化，高性能，模块化，数字化和智能化。
DSP控制器TMS320F2812性能
TMS320F2812芯片是TMS320C28x系列中的一种，它采用先进的改进型哈佛结构，其程序存储器和数据存储器具有各自的总线结构，从而它的处理能力达到最大;它的指令执行速度为150MIPS，这种高性能使复杂控制算法的实时执行成为可能。同时，其CPU支持基于C/C++编程，很大程度上减轻了开发者的负担。TMS320F2812芯片的主要性能如下：
1)高性能静态CMOS(SrateCMOS)技术
时钟频率为150MHz，时钟周期为6.67ns。
低功耗(核心电压1.8V，I/O口电压和flash编程电压均为3.3V)
高性能32位中央处理器
本文研究的是基于
TMS320F2812的电源系统，系统总体结构由主电路和控制电路组成，系统总体结构图如图1所示。
流过IGBT的最大峰值电流为：
式中，Id(max)为最大平均电流;α为输出脉冲的占空比，α=0.1时为最小占空比，ICM为最大峰值电流。最大峰值电流持续的时间为10ms。考虑到电源输出的平均电流较小，而峰值电流持续的时间短的特点，本设计选用德国英飞凌公司的IGBT模块，型号：FF1200R17KE3(其耐压值为1700V，额定电流1200A)。
软件部分主要包括SPWM的产生、A/D转换、PID调节、软启动和保护。基于TMS320F2812的控制电路是电源系统的核心，电源输出的正负脉冲个数、占空比、频率、加工时间、工作方式、加工时间段等参数都是由该控制电路的软件实现。通过正弦脉宽调制技术控制三相桥式逆变器，使其输出频率可调、幅值稳定的三相正弦电压。下面主要介绍主程序模块和SPW产生模块。
为了产生PWM信号，使用一个定时器来重复PWM的周期，用一个比较寄存器来存放调制值。定时器计数器的值不断地与比较寄存器进行比较，当两值匹配时，相关输出产生从低到高(或从高到低)的变化。当第二次匹配产生或周期结束时，相关引脚会产生另一个变化(从高到低或从低到高)。输出信号的变化时间由比较寄存器的值决定。这个过程在每个定时器周期按照比较寄存器不同的值重复，这样便产生了PWM信号。
从图中可以看出电源利用TMS320F2812中的事件管理器，采用SPWM调制的方式，逆变器输出信号接近于标准的正弦波。加上负载后电压波形出现了畸变，这是由于整流后滤波电容充放电的结果。
本文概述了逆变电源的数字控制策略，分析了各自的优缺点，并详细介绍了基于TMS320F2812的主回路和控制回路的硬件和软件设计。结合TMS320F2812事件管理器EV单元，采用正弦脉宽调制(SPWM)技术，通过对SPWM程序进行设计和改进算法，可以有效的调节逆变电源输出的频率和有效值。通过对系统的逐渐完善，可进一步提高电源的可靠性和稳定性。
