基于DSP的UPS逆变电源的控制系统的研究毕业设计说明书

1、中北大学2013届毕业设计说明书毕业设计说明书基于DSP的UPS逆变电源的控制系统的研究信息与通信工程学院8学生姓名： 学号： 电气工程及其自动化学 院： 专 业： 指导教师： 2013年6月毕 业 设 计 任 务 书1毕业设计的任务和要求：通过对UPS基本原理和各个模块的分析，完成基于DSP的UPS逆变电路的软硬件设计制作，在硬件电路方面，设计基于DSP为控制芯片的逆变控制电路，并采用CPLD做端口扩展和相移。在软件开发方面，研究UPS实时控制软件的主要流程，产生用于生成标准正弦波的SPWM信号和可控硅控制信号，驱动IGBT逆变并控制可控硅整流。2毕业设计的具体工作内容：分析UPS逆变电源的主要组成部分及逆变电源实现过程中的关键技术；设计UPS逆变电源控制系统的硬件电路并绘制电路板。硬件电路选用TMS320F2808作为主控芯片，配合EPM24OTIOOC高性能CPLD做接口扩展和相位变换。在Altium Designer环境下设计UPS控制系统的硬件电路，绘制PCB电路板；对DSP和CPLD进行软件开发，实现UPS逆变电源控制系统的软启动功能，正确输出三相SPWM波和6脉冲可控硅整

2、流控制信号，监控系统输入输出环节中的电压、电流、频率、逆变模块温度等参量。毕 业 设 计 任 务 书3对毕业设计成果的要求：毕业设计说明书一本、电路图、仿真图、部分仿真程序、英文翻译。4毕业设计工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容年月 日 月 日 月 日 月 日月 日 月 日查阅资料，阅读相关文献，学习了有关基于DSP的UPS逆变的相关知识；研究了TMS320F2808芯片，对基于DSP的在线式UPS逆变控制系统的硬件电路进行设计；在Altium Designer环境下设计UPS控制系统的硬件电路，绘制硬件电路图与软件仿真图；撰写论文、论文答辩学生所在系审查意见：系主任： 年 月 日中 北 大 学毕业设计(论文)中期报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：信息与通信工程学院电气工程系专 业：电气工程及其自动化论 文 题 目：基于DSP的UPS逆变电源的控制系统的研究指导教师:李郁峰 2013年 月 日毕业设计(论文)中期报告学校中北大学论文基于DSP的UPS逆变电源的控制系统的研究本人在该设计中具体应完成的工作1、 收集相关资料，对基于DSP的UPS逆变电源的控制系统的研究有大概

3、的掌握。2、 完成基于DSP的UPS逆变电路的软硬件设计制作，在硬件电路方面，设计基于DSP为控制芯片的逆变控制电路，并采用CPLD做端口扩展和相移。3、 对设计的系统进行仿真实验，得出实验结果并对结果进行分析，确保系统的可行性。1、 简述毕业论文开始以来所做的具体工作和取得的进展收集和查阅了相关的文献资料，完成了开题报告，并着手对论文中的设计部分开始初步设计和研究。目前已经完成了对基于DSP的UPS逆变电源的原理图和部分设计。2、 目前存在问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排 目前存在的问题是正确的实现对DSP和CPLD进行编程，以及实现系统的仿真模拟。实现UPS逆变电源控制系统的软启动功能，正确输出三相SPWM波和6脉冲可控硅整流控制信号，监控系统输入输出环节中的电压、电流、频率、逆变模块温度等参量；进行仿真实验并对结果进行分析，完成毕业论文。3、 指导教师对该学生前期研究工作的评价 指导教师签字： 年 月 日摘 要UPS(Uninterrupted Power Supply)是一种电力设备，当电网供电出现紧急故障时，UPS逆变电源可以利用蓄电池为负载提供应急供电。同时UPS

4、也具有改善电网电力质量的作用。我国UPS市场需求巨大，每年UPS的市场销售量大约在60亿元人民币。除了电信、金融等行业对UPS的需求居高不下之外，制造业、交通业、能源业对于UPS的需求量呈现上升趋势。本文介绍了UPS逆变电源的组成，分析了各部分的作用及其工作原理，研究了实现UPS逆变控制的关键技术。在此基础上，设计了基于DSP的UPS逆变控制系统，提出了一套融合软硬件的适用于UPS逆变电源的数字化精准控制方案。UPS逆变电源的控制系统的硬件电路设计采用TI公司的32位TMS320F2808作为逆变控制信号和驱动控制信号产生的主芯片，结合Altera公司的EPM240T100C高性能低功耗CPLD做接口扩展和相位变换。本文在Altium Designer软件环境下绘制电路原理图和PCB。在电路板设计中加入了各种抗干扰措施，提升了系统的稳定性。软件设计分别对DSP和CPLD进行编程。DSP输出SPWM波和可控硅整流信号，同时采集系统输入输出环节中的模拟量以监控系统运行状态。CPLD对DSP的输出信号进行相位变换。控制系统的软件最终实现了系统软肩动、驱动控制波形输出、模拟信号采集和系统保护。

5、在完成UPS逆变电源控制系统的软硬件设计的基础上，本文将控制系统和UPS整机进行联合调试，记录了开环和闭环状态下的波形。调试结果表明，在本文设计的UPS逆变电源控制系统的协调下，可以使得UPS整机正常工作，IGBT驱动信号和可控硅控制信号正常，输出信号可以精确地跟踪市电频率，并且保持相位一致，同时输出电压抑制了输入电压中的高次谐波，改善了电网的质量。本文设计的UPS逆变电源控制系统具有普遍性，电路板既可以用于三相输入三相输出的UPS，也可以用于三相输入单相输出的UPS，只需在软件上稍作改动即可。控制系统本身不受UPS功率的限制，对于大功率和小功率UPS都可适用。关键词： TMS320F2808，正弦脉宽调制SPWM，数字化精准控制，功率型逆变电源，电力电子系统ABSTRACTUPS(Uninterrupted Power Supply)is an electrical equipment that can provide emergent power supply by use of storage battery when power failure. In addition, UP

6、S can improve the quality of mains power supply Our country has large demand for UPS. The annual sales of UPS reach to 6 billion yuan. The demand is continuously large in the field of telecommunication and finance and begins to rise in the field of manufacturing, transportation and energy source.This dissertation introduces the structure of UPS, analyzes the function and operation principle of each part of UPS and studies the key technique for UPS inversion contro1. The UPS inversion control sys

7、tem based on DSP is put forward. The system is combined with hardware design and software design and is suitable for digital accurate contro1.In terms of the hardware design of UPS inversion control system, TMS320F2808，the 32-bit DSP manufactured by TI, is used to control inverter and generate drive signal for IGBT and SCR. EPM240T100C, the high performance and low power consumption manufactured by Altera，is used for interface extension and phase shift of drive signal. The schematics and printed

8、 circuit board are designed in the environment of Altium Designer. Anti-interference methods are adopted to enhance system stability.The software design focuses on programming for DSP and CPLD. DSP generates SPWM signal and SCR rectification signal, samples analog parameter of input and output to monitor system state. CPLD shifts the signal generated by DSP. The software achieves soft start, drive signal generation, analog parameter acquisition and system protection.After hardware design and software design, the control board is joint-tested with UPS. The waveform is recorded in the state of open-loop and close-loop. The result shows that under the coordination of UPS inversion control system designed in this dissertation, IGBT drive signal and SCR control signal can be correctly generated so that UPS can work normally. The output signal can accurately trace the frequency of mains power supply, keeping the phase consistent, Whats

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