基于STM32的逆变电源设计.doc

目录长江大学毕业设计(论文)任务书 XIX毕业论文(设计)开题报告 XXI长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见 XXVI长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语 XXVII长江大学毕业论文(设计)答辩会议记录 XXVIII摘要 XXIX前言 XXXI第一章 绪论 11.1课题研究背景 11.2国内外感应加热电源现状和应用前景 31.2.1感应加热技术发展现状 31.2.2感应加热电源技术的发展趋势 41.3课题主要的研究内容 61.3.1感应加热电源逆变部分 61.3.2基于STM32F4单片机的控制器的设计 61.3.3基于IAR开发环境的STM32软件的设计 6第二章 STM32数字逆变系统的设计方法 72.1 STM32数字逆变系统的总体结构 72.1.1 STM32数字逆变系统结构框图的主要组成 72.1.2 STM32数字逆变系统工作原理说明 72.2 STM32数字逆变系统的主要结构详细介绍 82.2.1 单相桥式并联谐振逆变电路 82.2.2检测反馈单元 112.2.3 STM32控制单元 142.2.4 感应加热原理分析 152.3 相关参数分析 162.4 基于STM32F407的最小系统设计 182.4.1 时钟电路设计 182.4.2 复位电路设计 192.4.3 程序下载接口电路设计 202.4.4 最小系统设计 21第三章 STM32F407程序设计 213.1 STM32数控逆变器的总体程序设计 213.1.1程序流程图 223.1.2主函数程序分析 223.2 STM32各程序模块的设计 233.2.1数字化逆变器启动 233.2.2逆变稳定运行 273.2.3电压信号相位错误处理 29一．容错处理 29二．错误报警与保护 293.2.4数字化逆变器停止 29第四章 STM32逆变电源系统的软件调试与结论 304.1 STM32F407-discovery开发板 314.2 IAR开发软件与调试和下载界面 314.3系统调试结果 32结论 35参考文献 36致谢 38导教师/职称 叶献方\副教授 1.毕业设计(论文)题目：基于STM32的逆变电源设计2.毕业设计（论文）起止时间：2014年 3月 3 日～2014 年5月30日3．毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）[1] 康华光.电子技术基础.模拟部分[M].高等教育出版社，2006:66-284[2] 周俊杰，钱晓耀，陈上挺.一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源[J].机电工程，2008,25（4）：99-101. [3] ZHANG Kai-ru、XING Cheng-cheng、LIU Xiang-nan. A type of inverter power supply based on harmonic elimination PWM control. Shandong University of Science and Technology, 2013,25(3):1674-8042.[4] 廖冬初，聂汉平《电力电子技术》 华中科技大学出版社 2008年.[5] 谭浩强《C语言程序设计》 清华大学出版社 2004年.[6] 李宁《基于MDK的STM32处理器的开发应用》 北京航空航天大学出版社出版 2008年.[7] 丁卫东，郭前岗，周西峰.一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法[J].计算机技术与发展，2001.21(2):211-214.[8] 徐健，赵冬娥，邓均，等. 复杂可编程器件和单片机在坐标测试中的应用[J].探测与控制学报,2010,32(3)：61-64. [9] STM32F407系列参考手册 高性能数字信号控制器.4．毕业论文(设计)应完成的主要内容1) 查阅与课题有关的近五年的文献并做好记录。

2) 阅读与研究课题有关的英文参考资料不少于5万印刷符，写出3千字左右汉文译文3) 写出3千汉字以上的开题报告4) 完成不少于1.2万字的毕业论文5．毕业论文(设计)的目标及具体要求a) 掌握STM32F407单片机的工作原理，并完成基于STM32F407单片机的控制器的设计b) 学习并熟悉感应加热电源工作原理c) 深入理解并掌握感应加热电源的逆变部分工作原理d) 根据系统的实现框图，完善好硬件的设计e) 完成以逆变电源数字控制部分为主的总体方案设计6、完成毕业论文(设计)所需的条件及上机时数要求1) 相关图书资料2) 实验室的实验设备3) 上机学时为100个小时任务书批准日期 2014 年 2月 20 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 2014年 2月 27 日 指导教师(签字) 完成任务日期 2014 年 5 月 30日 学生（签名） 辅 导 教 师 叶献方/副教授 开题报告日期 2014年3月15日 基于STM32的逆变电源设计导师现有课题。

一、 研究目的与意义 近些年来，随着光伏并网发电系统和风力发电系统、车载电源等多种供电技术的发展，蓄电池等储能设备逐渐成为主要的供电装置，而上述系统一般为交流工频供电负载，因此，需要逆变电源将蓄电池的直流电能变换成交流电此外，在交流不间断电源、变频调速器、应急电源 EPS(Emergence Power Supply)、岸电电源SPS（Shore Power Supply）等电源系统中，逆变电源也被广泛应用逆变电源控制信号电路作为逆变电源的核心电子系统，其性能优劣、成本高低等直接影响整个电源系统的性能基于STM32的逆变电源是数字化IGBT感应加热电源的一部分利用STM处理器高速特性，取代锁相环器件，实现逆变频率的跟踪功能，以及对IGBT的软关断功能数字化后的IGBT电源能提高系统可靠性、并增加控制功能本文采用STM32为主控制芯片，具有控制灵活、稳定的特点，而且成本相对于以往的硬件电路低得多具有很大的发展前景二、 国内主要参考文献及资料名称[1] 康华光.电子技术基础.模拟部分[M].高等教育出版社，2006:66-284[2] 周俊杰，钱晓耀，陈上挺.一种基于PIC系列单片机的SPWM逆变电源[J].机电工程，2008,25（4）：99-101. [3] ZHANG Kai-ru、XING Cheng-cheng、LIU Xiang-nan. A type of inverter power supply based on harmonic elimination PWM control. Shandong University of Science and Technology, 2013,25(3):1674-8042.[4] 廖冬初，聂汉平《电力电子技术》 华中科技大学出版社 2008年.[5] 谭浩强《C语言程序设计》 清华大学出版社 2004年.[6] 李宁《基于MDK的STM32处理器的开发应用》 北京航空航天大学出版社出版 2008年.[7] 丁卫东，郭前岗，周西峰.一种基于FPGA的SPWM波的实时生成方法[J].计算机技术与发展，2001.21(2):211-214.[8] 徐健，赵冬娥，邓均，等. 复杂可编程器件和单片机在坐标测试中的应用[J].探测与控制学报,2010,32(3)：61-64. [9] STM32F407系列参考手册 高性能数字信号控制器.三、 国内外现状和发展趋势与研究主攻方向感应加热电源的发展与电力电子学及电力半导体器件的发展密切相关。

50年代末半导体硅晶闸管的出现标志着以固态半导体器件为核心的现代电力电子学的开始由此引起了感应加热电源技术以至整个电力电子学的一场革命，感应加热电源及其应用得到了飞速发展感应加热电源技术的发展与功率半导体器件的发展密不可分，随着功率器件的大容量化、高频化发展，感应加热电源必将向着如下方向发展：大容量化、高频化、高功率因数、低谐波、应用范围扩大化、数字化、智能化控制其中智能化指的是功率半导体集成电路本身包括过电压、欠电压、过电流、过热等检测与保护功能随着数字集成芯片,单片机,ARM,FPGA 的发展,电源的控制已经由模拟控制,模数混合控制,进入到全数字控制阶段且随着感应加热处理生产线自动化控制程度及对电源可靠性要求的提高,感应加热电源正向智能化控制方案发展,具有计算机智能接口远程控制、故障自动诊断等控制性能的感应加热电源正成为下一代发展目标而本文采用STM32为主控制芯片，具有控制灵活可以根据输出要求改变输出的幅值、频率以及功率因数等等，而且硬件电路简单、设备体积小、成本相对于以往的设计要低得多具有很大的发展前景STM32F4系列32位闪存微控制器使用了ARM公司最新的Cortex-M4内核,该内核集高性能、低功耗、低成本于一体，能够应用于诸多嵌入式领域。

对于PWM控制，STM32具有独特的优势，即定时器可产生6路PWM输出，具有互补输出和死区控制；具有硬件上的乘法和除法单周期指令；STM32的嵌套向量中断控制器把中断之间延迟降到6个CPU周期等基于STM32的逆变电源是数字化IGBT感应加热电源的一部分利用STM处理器高速特性，取代锁相环器件，实现逆变频率的跟踪功能，以及对IGBT的软关断功能数字化后的IGBT电源能提高系统可靠性、并增加控制功能四、 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路5.1主要研究内容以ARM系列STM32F407为主控芯片，利用芯片的定时\计数器、AD转换功能实现对IGBT逆变电路进行实时可控的驱动，以及实时的输出检测，达到逆变部分有较高功率因数而且稳定的输出要求最终要达到通过按键控制，来改变输出波形的幅值和周期，并通过LCD显示相关参数5.2需要重点关注的问题解决思路需重点研究STM32单片机的硬件结构和编程方法及最小系统；以及IGBT硬件电路接法和滤波整形电路的设计5.3解决思路努力学习STM32单片机在IAR环境下的编程技巧以及各外设的使用方法，查找相关文献数籍，以实际效果为标准，去设计更好的硬件电路。

五、 完成毕业设计所必须具备的工作条件及解决办法实验设备;8051 STM32最小系统板;电脑（可以连接到校内网）、键盘、显示器件、IAR FOR ARM软件、Proteus 仿真软件解决办法：在校图书馆借相关的书籍，向学校实验室借用设备，购买相关器材，主动寻求老师和同学帮助六、 工作的主要阶段与时间安排安排在考研结束后,计划四月初开始.先利用开发板跑跑程序,学习一些运用STM32的必备知识;开始硬件电路的设计;编写程序:仿真:做成实物.可工作分为三个阶段：一是整体规划阶段，包括搜集材料、构思结构框架、学习熟悉所用的软件；二是上机的具体设计阶段，包括程序设计及代码的编写；三是例题验证阶段 工作的进度与时间安排如下表： 时间安排（周）工 作 进 度 安 排第一周制定毕业设计安排；查询毕业设计开题报告的有关要求；搜集相。