三相变频电源

三相正弦波变频电源报告

摘要：本系统基于面积等效原理和奈奎斯特定理，采用AC-DC变换的方法，实现了市电到直流电压的转换；采用SPWM逆变器实现本地DC-AC的转换，采用DDS 产生频率可变的SPWM脉冲，实现了本地交流电源的变频；采用MAX197采样、反馈，实现了对本地交流电源有效值的控制以及缺相和过流保护。

关键字：变频电源；三相正弦波；逆变；正弦脉宽调制

Abstract:

三相正弦波变频电源报告

一.方案的选择与论证

1.题目要求及相关指标分析

本题目要求制作以三相正弦波变频电源，输出线电压有效值36V ，输出频率20-100HZ ，各相电压的有效值小于0.5V ，输出负载电流0.5A-3A 时，输出线电压有效值保持在36V ，误差小于5%。基于上述要求本设计采用AC-DC-AC 变换的方法，采用SPWM 控制逆变器实现变频。由于逆变器的开关以及感性、容性负载等对逆变器输出交流信号的延迟较严重，为了及时稳定变频电源的幅度，本设计采用多片A/D 同时采样输出交流信号。

2.方案的比较与选择

1) 正弦波脉宽调制实现方案的选择 (1) 自然采样法

图1 自然采样法

按照SPWM 控制的基本原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称为自然采样法，采用硬件实现时的方框图如图1所示。

图1中三角波发生器负责产生符合要求的SPWM 载波信号（三角波），正弦波发生器产生用户需要频率的正弦波信号，电压比较器在三角波和正弦波的自然交点的时刻实现翻转，控制功率开关器件的通断。

自然采样法生成的SPWM 波形很接近正弦波，若采用软件实现自然采样时需要解超越方程，需要花费大量的时间，难以实现实时控制；若采用硬件实现，为了控制逆变器功率器件的死区，需要很复杂的硬件来延时。 (2) 规则采样法

如图 2 所示取三角波两个正峰值之间的时间间隔为一个采样周期c T ，在三角波的负峰值时刻D t 对正弦信号波采样而得到D 点，过D 点作一水平直线和三角波分别交于A 、B 两点，在A 点时刻和B 点时刻控制功率开关器件的通断。可见A 、B 两点间的时间间隔就是脉冲宽度，则规则采样法得到的脉冲宽度为

()1sin 2

c r

d T

a t δω=+ a 为调制度，即为三角波和正弦波的峰值之比，且

01a ≤<。r ω表示正弦信号的角频率。

设载波比c

r

f k f =

，c f 、r f 分别表示载波（三角波）的频率和调制波（正弦波）的频率，则一个调制波周期内第i 个脉冲的宽度为

20.50.5sin i i a k πδ????=+ ? ????

? 0i k ≤≤。 （1-1）

由式（1-1）可以看出采用规则采样法，为了计算方便，需要在ROM 中先创

建一个k 点正弦波表，当采用异步调制时需要根据改变后的载波比，重新向ROM 中写入正弦波表。这种SPWM 生成方式比较适宜于采用同步调制。

（3）DDS 调制法

图3 DDS 调制法

图3中可控分频单元根据用户设定的三相交流电源的频率值r f 设定分频系数N ，

2n r

f N f =

，n 表示相位累加器的位数，相位累加器在频率为0f N 的时钟下进行相位累加，并且将相位累加值选择适当的位数加到正弦波表的地址总线上，每个载

波时钟的上升沿时，地址总线选中的单元的正弦波数据输出到ＰＷＭ脉冲发生器，ＰＷＭ脉冲发生器根据正弦波数据产生脉冲宽度调制波，由于PWM 脉冲发生器产生的脉冲宽度调制波的脉冲宽度受到正弦波数据的调制，所以PWM 脉冲发生器的输出即为正弦信号调制波。

题目要求三相交流电源的输出频率为20HZ-100HZ ，选择频率远大于100HZ 的基准时钟源0f 和调制时钟频率可以使SPWM 的正弦相位分辨率达到很高的精度。

综上方案的比较与分析，根据本课题的技术指标的要求，本设计正弦波脉宽调制实现方案选择DDS 调制法。

2)SPWM 调制方式的选择

(1) 异步调制

载波信号和调制信号频率不保持同步的调制方式称为异步调制。异步调制时保持载波时钟频率c f 不变，当调制正弦波的频率r f 发生变化时，载波比k 跟随变化，在调制波的一个周期内PWM 脉冲的个数不固定，相位也不固定。正负半周期

脉冲不对称，半周期内前后

1

4

周期的脉冲不对称，造成信号的谐波分量较丰富，给后级滤波电路造成困难。

(2) 同步调制

载波比k 恒定的调制方式称为同步调制。同步调制时PWM 脉冲在一个周期内的个数是恒定的，脉冲的相位也是固定的，将调制比k 设定为3的整数倍时，可以使输出波形严格对称，从而有效地降低信号的谐波分量。但是当逆变电路的输

出频率比较低时，同步调制载波的频率c f 很低，c f 过低时由调制带来的谐波不易滤出，当逆变电路的输出频率很高时，同步调制载波频率过高，使开关器件开关损耗严重。

本课题要求逆变器输出频率在20HZ-100HZ ，输出信号的频率较低，本设计采用的逆变电路为集成芯片IM14400，IM14400的PWM 输入频率范围为5KHZ-0.3MHZ ，可以选择很高的载波比k 。异步调制方式下，当载波比k 很大时，

正负半周期脉冲不对称和半周期内前后1

4

周期的脉冲不对称造成的谐波分量都

很小， PWM 脉冲接近正弦波。

综上方案的比较与分析，根据本课题的技术指标要求，本设计的调制方式选择异步调制方式，载波频率固定为16.8KHZ ，最小载波比k ＝168。

二.系统总体设计方案和实现框图

1.系统总体设计方案

将市电通过隔离变压器输入到本地交流变频电源系统，隔离变压器的输出经过由整流桥后，产生全波整流信号，全波整流信号经过滤波，生成与输入交流电对应的直流电，从而实现AC-DC 的转换。本设计的全波整流桥采用集成整流桥KBL406。三相逆变器在89S52和FPGA 产生的三相SPWM 脉冲的控制下产生三相交流电。逆变器的输出交流电的频率等于SPWM 脉冲的基波频率，通过控制FPGA DDS 模块的可控分频比N ，实现对调制正弦波频率的控制， SPWM 脉冲的基波频率等于调制波的频率，系统采用这种方法实现变频。逆变器输出的三相交流电经过缓冲吸收和LC 滤波电路，生成本地三相正弦交流电。将锰铜片分别串的到三相交流电的一条相线中，通过采集锰铜片上的电压，实现对该相交流电的电流的测量。由于锰铜片的电阻只有2m Ω, I/V 转换后的电压信号很小，通过专用的小信号差分放大器AD620实现对电流取样小电压信号的放大。逆变器输出的三相交流电的线电压的有效值为36V ，假设加到负载上的交流电为标准正弦波，可以计算出三相交流电的相电压的峰值为30V 。通过在Y 形负载的一个臂上并上分压电阻网络，实现该相相电压信号的衰减，通过射随的缓冲，实现MAX197对该相相电压信号的有效采样。系统根据MAX197采样组的采样值计算各相交流电的电压有效值、电流有效值，交流电的功率，从而实现系统对交流电电压有效值、电流有效值，交流电的功率的测量。系统根据得到的各相交流电的有效值，采用PD 算法，控制SPWM 脉冲的占空比，实现输出线电压的稳定。各相电压的取样信号经过放大限幅、过零检测生成脉冲，系统采用等精度法实现变频电源系统频率的测量，系统根据系统测得的频率值和用户设定频率的差值，控制DDS 生成正弦波的频率，从而实现变频电源频率的稳定。

图4 变频电源系统框图

三.理论分析与计算

1.SPWM 逆变电源的谐波分析

在调制度a 一定，并且三相共用一个载波信号的情况下，对输出线电压进行频谱分析，可以发现输出线电压的谐波角频率为：

c r n k ωωω=± （3-1）

式中，n 为奇数时，()3211,k m m =-±=1，2……；

n 为偶数时，61

61{m m k +-=

61k m =+ m =0，1，2……，61k m =- m =1，2…。 由式(3-1)可知输出线电压的频谱没有载波频率c ω的整数倍次谐波分量谐波中幅值较高的谐波分量是2c r ωω±和2c r ωω±。

从上述分析可知：SPWM 波形中所含的谐波主要是角频率为c ω、2c ω及其附近

的谐波。由于本设计采用的是异步调制方式，最小载波比k c

r

ωω=

=168，即c r ωω ，所以PWM 波形中所含的主要谐波分量的频率比基波分量的频率高很多，谐波分量很容易被滤出。

2.三相交流电电压、电流有效值和功率的计算

对于负载端采用Y 形连接组成的三相电路，每相交变电压信号输入端相对于Y 形连接公共点的电压称为相电压p u ，该输电线称为火线，采样三相四线制的交变电路有三条火线，各相电压信号间的相位差为120o ，火线之间的电压称为线电压

l u 。假设输电线上输送的交变电压信号是标准的正弦信号，则

l p U =

,p l U U 分别表示相电压和线电压的有效值。

因此当线电压的有效值36l U V =，各相相电压的有效值20.78p U V = 每相中的电流称为相电流p i ，火线中的电流成为线电流l i ，在Y 形连接中相电流等于线电流p i =l i 。 每相负载的功率为

p P =cos p p z U I Φ

其中,p z I Φ分别表示相流的有效值、每相中电流和电压的相位差，由于Y 形负载要求负载严格对称，因此每相中电流和电压的相位差都是相等的。所以三相的总功率为

33cos p p p z P P U I ==Φ

当Y 形负载为纯阻性负载时，每相中电流和电压都是同相的，即0z Φ=，所以当Y 为形纯阻性负载时，三相的总功率为 3p p P U I =

在数字系统中为了获得负载为Y 形纯阻形负载时三相电源的总功率，需要对某一相的电流、电压在一个信号周期内采样，并将瞬时电流、瞬时电压的采样值存储在两个RAM 区中，然后根据RAM 区中的数据计算该相交流电压、电流的有效值。则该相电压的有效值p U ，该相电流的有效值p I 为

p U =

（3-2）

p I =

（3-3） 式（3-2）、（3-3）中N 表示每个信号周期的采样点数，G 表示原始电压信号的增益，i u 表示RAM 区存储的第i 个电压数据，i i 表示RAM 区存储的第i 个电流数据，R 表示A/D 的能够转化的电压范围，ref V 表示A/D 的参考电压，r 表示电流取样电阻的阻值。

3.载波频率的选择

由SPWM 逆变电源的谐波分量的分析可知：SPWM 电压源型逆变器输出线电压谐波分量分布在载波c ω周围，提高SPWM 的载波频率，则逆变器输出的线电压的主要谐波分量将会分布在较高的频段，而使逆变器输出的电压呈现很低的失真度。

但是提高载波频率，会使逆变器中功率开关管的开关频率提高，会使逆变器的开关损害大幅度地增加。

另外载波频率提高受到硬件的限制，本设计的逆变器采用集成芯片IM14400。通常情况下IM14400的关断延迟off T =0.9us ，开启延迟on T =0.73us ，由于IM14400的关断延迟大于开启延迟，造成IM14400的同一相的上下两个桥臂可能同时导通。实际电路中由于硬件的时延，SPWM 采样时刻的误差，以及为了防止同一相的上下两个桥臂同时导通而设置死区。IM14400的最小死区设置为3us SPWM 脉冲的每一个开关脉冲之前都要加一个至少3us 的死区dead t ，则IM14400的开关周期g T ≥ 3us ，开关周期g T 和载波周期相等c T ，所以载波频率

c f ≤0.33MHZ 。IM14400要求输入的最低PWM 脉冲频率c f ≥5KHZ ，所以5KHZ c f ≤≤0.33MHZ 。死区和开关时延是限制载波频率提高的最主要的因素。

载波频率c f 越大，开关周期越短，dead

g

t T 就越大，逆变器的输出电压的谐波分布越复杂。

综上因素考虑本系统设计时将载波频率选定为c f =16.8KHZ ，按照课题要求

的交流电源输出频率范围，载波比168840k ≤≤。

四.主要功能电路设计 1.整流电路设计

图5 整流电路

图５所示为本系统的整流电路，隔离变压器将系统地和市电电网隔离开，抑制电网噪声干扰，全波整流桥实现对交流信号的全波整流，全波整流的结果是将对地对称交流信号的负电压部分对称地翻折到地电平以上，滤波电容0C 求出该信号中的直流电压，实现AC-DC 的转换。分压电容12,C C 的参数一致，保证输出系统地的电势介于DC Out 的电势 和N 端电势的中点，这种地线引出方式是为了保证逆变电路输出的交变信号是双极性的，并且对系统地直流偏置电压为0。实际电路中由于分压电容12,C C 的参数的不一致，导致逆变电路输出的交变信号有直流偏置，因此在分压电容12,C C 的后级并入对称的分压电阻1R 、0R ，以抑制分压电容12,C C 的参数不一致造成的影响。为了保证整流电路有较好的负载特性，应该选择阻值很小的电阻，但是阻值过小将导致电路的功耗过高，本设计选择的电阻值为1k Ω的大功率电阻。假设全波整流桥的整流特性以及各器件的特性理想，设隔离变压器的输出电压信号为()sin u t A t ω=，则对全波整流桥的输出电压信号的一个半波求直流分量，则2022sin T avr

A

U A tdt T ωπ

==?，因此整流电路的输出电压2out

A

U π=，则分压电阻1R 、0R 的功耗为2

22A P R

π=，R ＝1R ＝0R 。 2.逆变电路设计

图6 逆变电路

本设计的逆变电路以集成芯片IM14400为核心，由光耦电路、SPWM逆变电路，缓冲吸收电路，LC滤波电路组成。三相SPWM脉冲信号通过光耦电路，驱动IM14400工作。光耦电路将FPGA和逆变电路隔离开，保证FPGA的正常工作。缓冲吸收电路由3.3uF的聚苯电容构成，缓冲吸收电路的作用是抑制IM14400内部的过电压和过电流，减小器件的开关损耗。缓冲吸收电路的工作原理是：当逆变器的上下两个桥臂反向时，流过负载电感的电流不会立即反向，致使交流侧的无功能量反馈到直流侧，直流侧电容暂时吸收储存该无功能量，从而抑制了过电流、过电压的发生，减小了器件的开关损耗。LC滤波电路抑制SPWM中的谐

波分量，提高三相变频电源谐波的纯度。LC滤波电路的设计思想已在“SPWM逆变电源的谐波分析”中做过分析。

3.测频电路设计

图测频电路

如图所示前级放大器LM741的输入来自于相电压的电压衰减网络，该衰减网络的输出电阻很大，为了实现衰减网络和测频电路的阻抗匹配，在测频电路的输入端加上一级射随。电压衰减网络将峰值为30V的相电压衰减为峰值为4V的电压信号，为了抑制由于衰减网络参数不稳定引入的寄生调幅，在测频电路中加入一级放大限幅电路，后级的LM311和两个电阻构成迟滞比较器，能够很好的抑制地比较器输出脉冲沿上的抖动，使输出的脉冲具有干净的沿，便于后级FPGA测频。

4.电流取样信号处理电路设计

图电流取样信号处理

如图所示的电流取样信号处理电路由两部分组成：抗混叠滤波、差分放大。抗混叠滤波由简单的一阶阻容低通滤波电路组成，该处理电路单元的后级是由Max197组成的采样电路。本设计时Max197工作与内部时钟方式，由系统SPWM 生成器中的256点正弦波表的最低位地址的高电平到来时，向Max197组写命令

字，启动Max197组转换一次三路线电压，在正弦波表的最低位的低电平到来时再向Max197写一次命令字启动Max197组转换一次三路线电流。依据本设计的思想，Max197的采样率s f 等于变频电源频率值的512倍。根据本课题的要求每变频电源的频率范围为20HZ-100HZ ，因此Max197的采样时钟的频率10240HZ ≤s f ≤51200HZ 。根据均匀抽样定理：一个频带限制在(0,H f )赫内的连续时间信号()m t ，如果以1

2s H

T f ≤

秒的时间间隔进行等间隔抽样，则()m t 将被抽样值完全确定。则12H s f f ≤即 H f ≤5120HZ 。所以本设计的抗混叠滤波器的

截止频率100HZ

本设计的抗混叠滤波器的截止频率选择在1.8KHZ 。

本设计的电流取样信号放大电路，由专用的小信号差分放大器AD620来实现。本设计要求相电流的电流强度,0.5 3.5I A I A <<，锰铜片取样电阻的电阻值为2m Ω,因此电压范围为1.4mV-10mV ,本设计将小电压信号放大330倍，放大倍数G 由电阻g R 决定，即49.41g

k G R Ω

=

+,g R =150Ω。 5.Max197采样电路设计

图 Max197采样电路

Max197是具有很高数据分辨率数据采集芯片，有8路可编程模拟量输入通道，具有12位分辨率以及1/2LSB 的线性度，同时具有两种时钟、电源模式，和最高100ksps 的采样速率。本设计中Max197工作与内部时钟和内部参考电源方式，Max197采样电路一相线电流、线电压，两路模拟量分别从CH0，和CH1输入，采用时分复用方式。由电流取样信号处理电路设计的分析可知本设计Max197的最高采样率为51.2ksps ，符合Max197的工作条件。

6.SPWM脉冲发生器

五.系统软件设计

1.基本内容

系统软件设计包括FPGA和单片机程序设计，主要是FPGA程序设计。单片机主要完成键盘响应、LCD显示以及从FPGA中读数计算的功能。FPGA完成系统的主要功能，包括测频， Max197状态机，形成SPWM 脉冲。

测频单元负责测量一相线电压的频率值。 Max197状态机实现Max197组的采样保持、A/D转换和采样存储。3片Max197都工作与内部时钟方式，每片 Max197负责一相线电压、线电流的采样。单片Max197有8路模拟量输入和8采样保持电路，单相线电压和线电流采用分时复用的方式实现采样转换。6路A/D转换对应于6个RAM区，系统采用74LS245实现了系统数据总线的扩展。256点正弦波表的地址总线的最低位的上升沿到来时，三相线电压同时实现采样保持、A/D 转换、和采样存储；256点正弦波表的地址总线的最低位下降沿到来时，三相线电流同时实现采样保持、A/D转换、和采样存储。这种采样方式能够使系统在一个信号周期内获得三相线电压、线电流的全部信息，为系统及时控制输出电压的幅度创造了非常有利的条件。SPWM脉冲形成单元配合测频单元、Max197组、单片机，采用DDS技术实现了稳频、稳压三相SPWM脉冲的产生。SPWM生成器的稳频、稳压的实现都是基于PD算法。

2主要软件实现框图

1) 稳频稳压三相SPWM生成器软件实现框图

图稳频稳压三相SPWM脉冲生成器

FPGA中的SPWM脉冲生成模块配合测频、Max197组、单片机，采用PD算法，可以实现稳频、稳幅三相SPWM脉冲的生成。实现原理如图所示。用户在系统初始化时设置变频电源的频率值，FPGA纪录下该频率值。FPGA根据记录下的频率

f N分频后的时钟下进行相位累值设置分频控制字N，相位累加器在基准时钟

加，并将当前相位累加器的累加值选择相邻的8位数据位，分别加0、加85、加

171后，加到256点正弦波表的地址端，加法器相加时溢出的数据为无效数据。加0是为了使三路数据同步，保证三路正弦载波的相位差。调制时钟c f 的上升沿到来时，正弦波表输出当前地址信号选中的正弦波数据。输出的正弦波数据在PWM 脉冲生成器中生成相应的高低电平时间控制字， FPGA 记录下相应的控制字。PWM 脉冲生成器单元有两个控制字：高电平控制字H W 、低电平控制字L W ，且H W +L W =

1

c

f f 。PWM 脉冲生成器在基准时钟1f 的驱动下计数，当计数值等于高电平控制字时，PWM 脉冲的输出由高变低，PWM 脉冲生成器开始对低电平计数，当计数值等于低电平控制字时，PWM 脉冲生成器的输出由低变高，然后PWM 生成器再在新的高、低电平控制字下输出相应占空比的PWM 脉冲。PWM 一个脉冲的高电平时间和低电平时间之和始终等于调制时钟c f 的周期。

由于本系统采样256点正弦波表，即256点对应与一个正弦波周期的360o 相位。三个256点正弦波表地址信号85和170的差别对应的正弦波的相位差为：

185360119.53256o o Φ=?=

2171360240.46256o o Φ=?=

因此本系统生成的三相SPWM 信号的相位差与标准的交流信号的120o ，240o 相位差有一定的偏差，最大偏差0.54o

图 稳频原理：FPGA 测频单元采用等精度法测量某一相相电压的频率，FPGA 将测频单元测得的频率值与用户设定的频率值作减法，FPGA 用该差值去修改分频控制字N ，从而达到稳定输出线电压频率的目的。

图 稳压原理：系统通过3路Max197分别采样三相相电压的瞬时电压值，通过计算得到当前该相相电压的有效值，FPGA 将测得的该相相电压的有效值与20.78V 作减法，并通过该差值去修改相应的电平控制字，进而调整该相SPWM 输出脉冲占空比的目的，使该相相电压的有效值稳定在20.78V ，通过使三相的相电压有效值都稳定在20.78V ，达到线电压稳压在36V 的目的。36V 线电压有效值对应于20.78V 的相电压有效值的原理见“三相交流电电压、电流有效值和功率的计算部分”。这种稳压原理的合理性在于：系统能够很好地保证三相相电压信号的相位差在1201o o ±的范围内。 系统稳压、稳频都是基于PD 算法。

2）等精度测频软件实现框图

图 等精度法测频

前级处理单元将不规则的周期信号，变换为规则的方波信号；计数门设置计数门限，计数器T1，T2只有在门内才计数，计数门有被测信号的上升沿开启，一定长度的时间后，再由被测信号的上升沿关闭；计数器T1，计数器T2分别在计数门限内，对x f ，0f 计数；测频单元就是单片机的计数器数据处理得到x f 的C 程序单元。

设在一个较长的门限内，T1，T2的计数值分别为T1，T2， 则x f =（T1/T2）×0f

（5-1）

由于计数门的开启和关闭由被测信号操作，T1的计数值误差很小，但是T2的计数值仍然存在多1少1的误差。 测频的最大相对误差为：

∣Δx f ∣/x f ={[T1/(T2-1)] 0f -[T1/(T2+1)] 0f }/（T1/T2）0f

=2T2/(22T -1) （5-2）

由式（5-1）可知：测频的误差与被测信号频率无关；由式（5-2）可知：当标准时钟的频率很高时，等精度法的测频范围可以很高。

六.测试数据与分析 1.系统测试方框图

图系统测试框图

2.使用仪器及信号

清华同方计算机：P4处理器，512M内存，Windows XP操作系统

直流稳压稳流电源：型号SG1733

60M数字存储示波器：型号Tectronix TDS1002

万用表：型号Flucke 17B

失真度测试仪：

交流电压表：

交流电流表：

3.测试数据及数据处理

1)变频电源输出频率范围各相电压有效值之差的测试

(1)测试方法

将自耦调压器的输出调到60V，将模拟负载三相电阻箱各臂的阻值都调整到100kΩ。改变系统的输出频率，将示波器和交流电压表分别接到变频电源某一相的输出端，调节示波器，观察波形是否对称，记录各相的输出的频率值，同时调节交流电压表，记录各相相电压有效值。测量的频率点在20HZ-100HZ之间时，10HZ一个测量步进，20HZ以下以及100HZ以上各测3点。测试的过程中自耦调压器的输出保持60V。

(2)测试数据及数据处理

(1)测量方法

表1

表１数据表明本变频电源系统的输出频率范围为2HZ-200HZ,在该频段范围内可以实现变频电源输出频率的精确设定最大偏差１％。各相电压的最大偏差为

2）输出线电压有效值误差测量

I.变频电源的输出频率保持在50HZ,改变自耦调压器使输入电压在198V～242V之间变化，输入电压从198V开始每隔4V一个电压步进，直到输入电压达到242V，改变输入电压是要相应的改变模拟负载三相电阻箱各臂的电阻值，使负载电流保持在 1.5A。每调节一次输入电压值，在负载端用交流电压表并联在任意两个负载臂的输入端，测量这两相的线电压有效值。注意每种线电压都要测到，在改变模拟负载的电阻时一定要保持各个负载臂的平衡。

II. 变频电源的输出频率保持在50HZ,保持自耦调压器使输入电压在220V，改变模拟负载每个臂的电阻值，用交流电流表测量负载电流值，使负载电流从0.5A开始每隔0.5A一个电流步进，直到负载电流达到3A。每调节一次负载电流值，在负载端用交流电压表并联在任意两个负载臂的输入端，测量这两相的线电压有效值。注意每种线电压都要测到，在改变模拟负载的电阻时一定要保持各个负载臂的平衡。

(2)测量数据及数据处理

I表2

由表2可知输出负载电流 1.5A 恒定，和频率50HZ 恒定，输入电压在198V-242V 之间变化时，输出线电压的有效值保持在 V ,最大偏差为 ％。

II 表3

由表3可

知输入电压保持220V

变化时，输出线电压的有效值保持在 V ,最大偏差为 ％。

3)变频电源输出电压、电流、频率和功率的测量 (1)测量方法

改变自耦调压器的输入电压值，改变变频电源的输出频率。在各相的负载输入端分别用交流电压表，交流电流表测量该相的电压、电流有效值，用示波器测量相电压的输出频率，与系统测量的电压有效值、电流有效值、频率值对比。功率的测量是建立在电压有效值、电流有效值测量的基础上，每相的功率等于该相电流与电压的有效值之积，变频电源的总功率等于三相各相的功率之和。

(2)测量数据及数据处理

表4

由表4分析可知：变频电源系统能准确测量该变频电源的输出电压、电流、频率和功率

4)相电压失真度测量

(1)测量方法

将变频电源的输出经过适当的衰减后接到失真度测试仪，在同一输出电压下，改变输出频率，用失真度测试仪测量各相相电压的失真度。改变输出电压，再按照上述方法测量几组数据。

(2)测量数据及数据处理

４.误差分析

七．总结分析与结论

根据本设计的理论分析与实际测试结果表明：

八．参考文献

［１］王兆安黄俊．电力电子技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社．2002年第四版

［２］李瀚荪．电路分析基础［Ｍ］．北京：高等教育出版社．2002年第四版

［３］邓星钟朱承高．机电传动控制［Ｍ］．武汉：华中科技大学出版社．2004年第三版

［４］陈颖张俊洪．SPWM逆变电源的谐波分析及抑制策略［Ｊ］．船电技术．2005年第一期

［５］Ed Palko.Living with Power System Harmonics[J].Plant Engineering.June 18.1992.Page48-53

［６］朱晓琴．一种宽变频范围的数字式变频电源［Ｊ］．电气应用．2005年第24卷第二期

［７］张凯张一飞．DDS技术在变频电源中的应用［Ｊ］．数控技术．2004年第四期

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率 和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SP WM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均

提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变 换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有电路简单、可靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正 弦波。 （4）控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生SPWM控制信号，去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。捕获单元完成对输出信号的测频。

三相正弦波变频电源课程设计

三相正弦波变频电源设计 1设计任务分析 设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出频率范围为20-100Hz，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）。三相正弦波变频电源原理方框图如图1-1所示。 图1-1 三相正弦波变频电源原理框图 2 三相正弦波变频电源系统设计方案选择 2.1 整流滤波电路方案选择 方案一：三相半波整流电路。该整流电路在控制角小于30°时，输出电压和输出电流波形是连续的，每个晶闸管按相序依次被触发导通，同时关断前面已经导通的晶闸管，每个晶闸管导通120°；当控制角大于30°时，输出电压，电流的波形是断续的。 方案二：三相桥式整流电路。该整流电路是由一组共阴极电路和一组共阳极电路串联组成的。三相桥式的整流电压为三相半波的两倍。 三相桥式整流电路在任何时候都有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的。他们同时导通，形成导电回路。 比较以上两种方案，方案二整流输出电压高，纹波电压较小且不存在断续现象，同时因电源变压器在正，负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了充分的

利用，效率高，因此选用方案二。滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C的方式。 2.2 逆变电路方案选择 根据题目要求，选用三相桥式逆变电路 方案一：采用电流型三相桥式逆变电路。在电流型逆变电路中，直流输入是交流整流后，由大电感滤波后形成的电流源。此电流源的交流内阻抗近似于无穷大，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电流是幅值等于输入电流的方波电流。 方案二：采用电压型三相桥式逆变电路。在电压型逆变电路中，直流电源是交流整流后，由大电容滤波后形成的电压源。此电压源的交流内阻抗近似于零，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电压幅值等于输入电压的方波电压。 比较以上两种方案，电流型逆变器适合单机传动，加，减速频繁运行或需要经常反向的场合。电压型逆变器适合于向多机供电，不可逆传动或稳速系统以及对快速性要求不高的场合。根据题目要求，选择方案二。 2.3 SPWM（正弦脉宽调制）波产生方案选择 在给设计中，变频的核心技术是SPWM波的生成。 方案一：采用SPWM集成电路。因SPWM集成电路可输出三相彼此相位严格互差120°的调制脉冲，随意可作为三相变频电源的控制电路。这样的设计避免了应用分立元件构成SPWM波形发生器离散性，调试困难，稳定性较差。 方案二：采用AD9851DDS集成芯片。AD9851芯片由告诉DDS电路，数据输入寄存器，频率相位数据寄存器，告诉D/A转换器和比较器组成。由该芯片生成正弦波和锯齿波，利用比较器进行比较，可生成SPWM波。 方案三：利用FPGA通过编程直接生成SPWM波。利用其中分频器来改变脉冲信号的占空比和频率，主要是可通过外部按钮发出计数脉冲来改变分频预置数，实现外部动作来控制FPGA的输出信号。

单相正弦波变频电源设计

摘要 随着现代工业和科技的发展，电源在工作、生活等方面的作用越来越重要但许多用户的用电设备并非直接使用通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对其进行变换，从而得到各自所需的电能形式。把直流电能转变成交流电能供给负载的DC-AC逆变器，特别是正弦波逆变器，其种类繁多，应用领域广泛，优越性明显。因此，高性能的逆变器成为目前电力电子领域的研究热点之一。 正弦脉宽调制(SPWM)逆变器作为逆变器的一种，可输出谐波含量小的正弦波形。正弦波逆变电源已广泛用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源、计算机电源，UPS 不间断电源、医疗和照明电源、雷达高压电源、音响和视频电源等。随着数字化控制技术的发展，SPWM脉冲波的生成和逆变器的全数字化控制渐趋方便，并可使逆变器的输出波形的稳态精度、暂稳态响应、可靠性等得到进一步提高。 论文设计的单相正弦波逆变电源属于交流电源(AC-DC-AC逆变)。该电源系统的设计包括主电路和控制电路。论文首先介绍了逆变电源的发展现状；阐述了逆变系统的工作原理；对PWM技术和IGBT进行了简单介绍；分析了正弦脉宽调制的原理及其几种主要的调制方式；还研究了逆变电源主电路的参数，包括整流滤波电路，IGBT的选择，输出滤波参数的确定；最后介绍了系统的软件设计实现的具体过程，并给出了系统主程序流程图和中断流程图，程序清单。 关键词：逆变电源；正弦脉宽调制；IGBT

Abstract With the development of modern industry, science and technology, power supply becomes more and more important in work and life. But many users' devices can't work with AC directly provided by public electricity, which should be converted by power electronics technique to the forms needed. DC-AC inverters, especially sinusoidal inverters, which convert alternating current to direct current, are various, widely used and excellent. Therefore, High performance inverters have been one of points of power electronics. As one of inverters, Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) inverters can achieve low total harmonic distortion (THD) output wave. Sinusoidal Pulse Width Modulation(SPWM) inverters have been applied in the following aspects widely. They are DC power supply, AC power supply, industry power supply, computer power supply, UPS power supply, power supply of medical treatment and lighting, high voltage power supply of radar, power supply of sound and video frequency and so on. With the development of digital control techniques, the production of SPWM and digital control of inverters become convenient, which makes the output wave's steady-state precision, transient and steady-state response, reliability improved. Single-phase Sinusoidal Pulse Width Modulation Inverter Power Supply in this thesis belongs to AC power supply (AC-DC-AC convert). The power supply system includes the main circuit design and control circuits. The thesis presents the current situation and development trends of the inverters, discusses the inverter system's working principle and mathematic model; gives an outline of PWM technology and IGBT device; analyses the principles of the sine width modulate and major modulate methods; describes the major parameters of the system to identify, including the rectifier filter circuit, IGBT choice, the output filter parameters of. Finally, it introduces specific achieved process of software design in the last chapter, providing the system flow chart of main program and interrupt program, and program list. Key words: Inverter; SPWM;IGBT

电力电子课程设计--三相变频电源的设计

电力电子课程设计学院：电气与动力工程学院专业：电气工程及其自动化班级： 姓名： 学号： 指导老师： 目录

第一章：课程设计的目的及要求 (1) 1.1课程设计的目的 (1) 1.2课程设计的要求 (1) 1.3课程设计报告基本格式 (3) 第二章：三相变频电源介绍 (3) 第三章MATLAB软件的介绍 (4) 第四章：整流电路的设计 (5) 4.1 整流电路工作原理 (5) 4.2电容滤波的不可控整流 (6) 4.3 整流模块的计算及选型 (10) 第五章：逆变电路的设计 (13) 5.1 逆变电路的工作原理及波形 (13) 5.2 二极管和IGBT参数选择 (16) 第六章：SPWM逆变电路 (18) 第七章：驱动电路 (22) 第八章：MATLAB软件仿真 (22) 第九章：附录及参考文献 (25) 第十章：课程设计的心得体会 (26) 第一章：课程设计的目的及要求

1、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1）培养文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2）培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3）培养运用知识的能力和工程设计的能力。 4）培养运用工具的能力和方法。 5）提高课程设计报告撰写水平。 2、课程设计的要求 题目：三相变频电源的设计 注意事项： 1）根据规定题目进行电力电子装置设计 2）通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计内容。 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据

三相正弦波变频电源的设计

重庆文理学院 成人高等教育 毕业论文论文题目：三相正弦波变频电源的设计 论文作者：余廷江 指导教师：柯能伟 专业班级：07电本 学号：3114450078 提交论文日期：2009年09月15日论文答辩日期：2009年10月26日 中国 重庆 2009 年9 月

学院毕业设计目录 目录 摘要...................................................................................................... III Abstract ............................................................................................... IV 1 引言 (1) 1.1 选题的提出 (1) 1．2变频技术的介绍 (1) 1.3研究意义 (1) 1.4设计的对象 (3) 2 系统总体设计方案 (3) 3 系统主要功能的实现 (4) 3.1系统主要功能的实现 (4) 3.2 PWM 信号的产生方式 (5) 3.3 SPWM 调制方式的选择 (6) 3.4FPGA控制模块 (7) 4 理论分析与参数计算 (7) 4.1 SPWM 逆变电源的谐波分析 (7) 4.2 载波频率的选择 (7) 4.3 FPGA 内单相平均功率计算算法 (8) 5. 应用程序设计部分 (9) 5.1 VHDL硬件描述语言简介 (9) 5.2 正弦波顶层设计程序 (9) 6结论 (10) 6.1取得的成绩 (10) 6.2存在的不足和今后的努力方向 (10) 参考文献 (1)

三相变频电源

三相正弦波变频电源报告 摘要：本系统基于面积等效原理和奈奎斯特定理，采用AC-DC变换的方法，实现了市电到直流电压的转换；采用SPWM逆变器实现本地DC-AC的转换，采用DDS 产生频率可变的SPWM脉冲，实现了本地交流电源的变频；采用MAX197采样、反馈，实现了对本地交流电源有效值的控制以及缺相和过流保护。 关键字：变频电源；三相正弦波；逆变；正弦脉宽调制 Abstract:

三相正弦波变频电源报告 一.方案的选择与论证 1.题目要求及相关指标分析 本题目要求制作以三相正弦波变频电源，输出线电压有效值36V ，输出频率20-100HZ ，各相电压的有效值小于0.5V ，输出负载电流0.5A-3A 时，输出线电压有效值保持在36V ，误差小于5%。基于上述要求本设计采用AC-DC-AC 变换的方法，采用SPWM 控制逆变器实现变频。由于逆变器的开关以及感性、容性负载等对逆变器输出交流信号的延迟较严重，为了及时稳定变频电源的幅度，本设计采用多片A/D 同时采样输出交流信号。 2.方案的比较与选择 1) 正弦波脉宽调制实现方案的选择 (1) 自然采样法 图1 自然采样法 按照SPWM 控制的基本原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种生成SPWM 波形的方法称为自然采样法，采用硬件实现时的方框图如图1所示。 图1中三角波发生器负责产生符合要求的SPWM 载波信号（三角波），正弦波发生器产生用户需要频率的正弦波信号，电压比较器在三角波和正弦波的自然交点的时刻实现翻转，控制功率开关器件的通断。 自然采样法生成的SPWM 波形很接近正弦波，若采用软件实现自然采样时需要解超越方程，需要花费大量的时间，难以实现实时控制；若采用硬件实现，为了控制逆变器功率器件的死区，需要很复杂的硬件来延时。 (2) 规则采样法 如图 2 所示取三角波两个正峰值之间的时间间隔为一个采样周期c T ，在三角波的负峰值时刻D t 对正弦信号波采样而得到D 点，过D 点作一水平直线和三角波分别交于A 、B 两点，在A 点时刻和B 点时刻控制功率开关器件的通断。可见A 、B 两点间的时间间隔就是脉冲宽度，则规则采样法得到的脉冲宽度为 ()1sin 2 c r d T a t δω=+ a 为调制度，即为三角波和正弦波的峰值之比，且 01a ≤<。r ω表示正弦信号的角频率。

380V,50HZ转变成415V,60HZ三相变频电源

380V,50HZ转变成415V，60HZ三相变频电源 指导老师：欧阳华斯电源 答辩人：400-830-5877 变频电源工作原理图 380V,50HZ转变成415，60HZ三相变频电源 三进三出变频电源（OYHS-98300系列）

型号（OYHS）98310983159832098330983459836098375983100983150输出容量（KVA） 10152030456075100150电路方式IGBT/PWM脉宽调制方式 交流输入 相数三相 波形SINEWAWE 电压380V±15% 频率波动范围50HZ or60HZ±15% 功率因数﹥0.9 交流输出 相数三相 波形SINE WAVE 电压415V,0-520连续可调 频率60HZ，50HZ，40-499.9HZ连续可调 频率稳定率≤0.01% 低档最大电流（A） 27.841.755.683.8125166.7208.3276416高档最大电流（A） 13.920.827.841.762.583.3104.2138208整机性能 电源稳压率﹤1% 负载稳压率﹤1% 波形失真度﹤1% 效率﹥90% 反应时间≤2ms

波峰因子3：1 保护装置具有过压，过流，超载，输入欠压，过高温，短路等多重 保护 显示 显示介面数位式LED显示 电压4位数，数位电压表，解析度0.1V 电流4位数，数位电流表，解析度0.1A 功率4位数，数位瓦特表 频率4位数，数位频率表 环境及其它 冷却装置高速变频风扇冷却，强制冷风 工作温度-10℃to50℃ 相对湿度0～90%（非凝结状态） 海拔高度≤1500m 重量（KG） 2002603204505506607509001350 尺寸 (H*D*W） mm 870*650*50 01100*750*55 1120*750*55 1310*800*60 1430*1100*80 1850*1200*85 注：1以上尺寸不含脚输高度 2可根据顾客要求规格特别定制

课程设计----基于MATLAN的三相正弦波变频电源的仿真设计

毕业设计(论文) 题目三相正弦波变频电源仿真设计专业电气工程及其自动化 二〇〇九年六月二十日

目录 第一章变频器概述 1.1.变频电源的原理 (3) 1.2.变频电源的特点及应用 (3) 1.3.MATLAB简介及仿真技术 (4) 1.4.MATLAB仿真技术在电力电子中的应用 (6) 1.5.本论文完成内容 (8) 第二章变频器硬件设计 2.1整流单元及供电电源 (9) 2.2逆变输出装置及其驱动电路 (10) 2.3滤波输出及过压过流缺相检测与保护 (14) 2.4变频电源的控制 (17) 第三章变频器软件设计 3.1控制模块设计 (21) 第四章变频器的MATLAB仿真 4.1MATLAB在电力电子中的应用 (25) 1电力系统工具箱 (25) 2 MATLAB在变频器中应用及仿真框图 (27) 第五章结语 (34)

摘要:本文采用MATLAB对变频电源进行系统分析。基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证。硬件部分采用IT公司的低功耗单片机MSP430F149作为主控器件，IR2130驱动3相功率管。控制方式采用传统的SPWM，用SPWM专用集成芯片SM2001产生SPWM信号以控制IR2130的通断。系统采用PI反馈控制使硬件系统具良好的稳压功能。另外本文在硬件设计中对变频电源的过流，过压，缺相等保护功能进行了阐述。

第一章变频器概述 由于我国市电频率固定为50 Hz，因而对于一些要求频率大于或小于50 Hz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。 1-1 变频电源的原理 经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源，它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。变频电源主要有二大种类：线性放大型和PWM开关型HY系列程控变频电源，以微处理器为核心，以多脉宽调制(MPWM)方式制作,用主动元件IGBT模块设计，采用数字分频、D/A转换、瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术, 使单机容量可达100kV A, 以隔离变压器输出来增加整机稳定性, 具有负载适应性强、输出波形品质好、操作简便、体积小、重量轻等特点，具有短路、过流、过载、过热等保护功能，以保证电源可靠运行。 现在使用的变频电源主要采用交一直一交方式,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源.变频电源的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成.整流部分为单相或三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率.变频电源的主电路大体上可分为两类，分别为电压型和电流型。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波器件是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波器件是电感。 1-2 变频电源的特点及应用 20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。 交流变频电源调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60% -

1000HZ电源、1200HZ电源、1350HZ变频电源、1500HZ电源、2000HZ电源、单相变频电源、三相变频电源

济南能华电源设备有限公司专业研发、制造、销售变频电源、60HZ电源、400HZ中频电源、1000HZ电源、1200HZ电源、1350HZ变频电源、1500HZ电源、2000HZ电源、单相变频电源、三相变频电源、逆变电源、模块电源、开关电源等系列电源，欢迎广大客户来电订购400HZ地面静态电源将50Hz市电逆变为400Hz、115/200V三相交流电源，用于飞机和机载设备供电，是军用和民用机场、飞机维修基地、飞机制造厂及研究所必需的地勤保障设备。根据用户的要求可生产0.5kVA-180kVA静变电源。电压幅值的调节采用空间矢量脉宽调制先进技术(SPWM），使静变电源在输出负载和输入电源改变时仍具有极小的谐波含量，保持很好的动态能。 航空中频静变电源是我们自主研发、设计和制造的，具有当代世界先进水平的机电产品。它对外输出额定频率400Hz、额定电压115/200V的三相交流中频电源，既可用作具有交流供电系统的各种民用和军用飞机的地面支持电源，又可用作飞机制造厂、维修厂、试飞站、研究所的实验电源。可广泛用于机库、机坪、登机桥、电子车间、实验室等有交流市电供应的使用地点，具有波形品质好、体积小、重量轻、噪音低、无污染、运行费用低等优点。可根据用户要求提供固定式、桥挂式和拖车式机组。 性能特点： 提供世界各国标准电压仿真，测试各类电器产品。 提供稳定纯正弦波，以便实验室作各种测试。

具有40~70Hz/50Hz/60Hz/400Hz四档频率选择。 输出电压范围0~150V/0~300V二档选择。 四窗口五功能数字式电表，测量显示Hz,V,A,W,PF。 输出波形失真度低，稳定可靠性高。 400HZ地面静态电源将50Hz市电逆变为400Hz、115/200V三相交流电源，用于飞机和机载设备供电，是军用和民用机场、飞机维修基地、飞机制造厂及研究所必需的地勤保障设备。根据用户的要求可生产0.5kVA-180kVA静变电源。电压幅值的调节采用空间矢量脉宽调制先进技术(SPWM），使静变电源在输出负载和输入电源改变时仍具有极小的谐波含量，保持很好的动态能。 航空中频静变电源是我们自主研发、设计和制造的，具有当代世界先进水平的机电产品。它对外输出额定频率400Hz、额定电压115/200V的三相交流中频电源，既可用作具有交流供电系统的各种民用和军用飞机的地面支持电源，又可用作飞机制造厂、维修厂、试飞站、研究所的实验电源。可广泛用于机库、机坪、登机桥、电子车间、实验室等有交流市电供应的使用地点，具有波形品质好、体积小、重量轻、噪音低、无污染、运行费用低等优点。可根据用户要求提供固定式、桥挂式和拖车式机组。 性能特点： 提供世界各国标准电压仿真，测试各类电器产品。 提供稳定纯正弦波，以便实验室作各种测试。 具有40~70Hz/50Hz/60Hz/400Hz四档频率选择。 输出电压范围0~150V/0~300V二档选择。 四窗口五功能数字式电表，测量显示Hz,V,A,W,PF。 输出波形失真度低，稳定可靠性高。

采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计

采用DSP TMS320F28335的三相SPW M变频电源的设计 作者：佚名来源：世界电子元器件发布时间：2009-4-27 12:12:32 [收藏] [评论] 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速 度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有 电路简单、可靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。

380V,50HZ转变成208V,240V,60HZ三相变频电源

380V,50HZ转变成208V,240V，60HZ三相变频电源 指导老师：欧阳华斯电源 答辩人：400-830-5877 变频电源工作原理图 380V,50HZ转变成208V,240V，60HZ三相变频电源 三进三出变频电源（OYHS-98300系列）

型号（OYHS）98310983159832098330983459836098375983100983150输出容量（KVA） 10152030456075100150电路方式IGBT/PWM脉宽调制方式 交流输入 相数三相 波形SINEWAWE 电压380V±15% 频率波动范围50HZ or60HZ±15% 功率因数﹥0.9 交流输出 相数三相 波形SINE WAVE 电压208V,240V,0-520连续可调 频率60HZ，50HZ，40-499.9HZ连续可调 频率稳定率≤0.01% 低档最大电流（A） 27.841.755.683.8125166.7208.3276416高档最大电流（A） 13.920.827.841.762.583.3104.2138208整机性能 电源稳压率﹤1% 负载稳压率﹤1% 波形失真度﹤1% 效率﹥90% 反应时间≤2ms

波峰因子3：1 保护装置具有过压，过流，超载，输入欠压，过高温，短路等多重 保护 显示 显示介面数位式LED显示 电压4位数，数位电压表，解析度0.1V 电流4位数，数位电流表，解析度0.1A 功率4位数，数位瓦特表 频率4位数，数位频率表 环境及其它 冷却装置高速变频风扇冷却，强制冷风 工作温度-10℃to50℃ 相对湿度0～90%（非凝结状态） 海拔高度≤1500m 重量（KG） 2002603204505506607509001350 尺寸 (H*D*W） mm 870*650*50 01100*750*55 1120*750*55 1310*800*60 1430*1100*80 1850*1200*85 注：1以上尺寸不含脚输高度 2可根据顾客要求规格特别定制

送给电赛做电源的同学

主攻“电源类”赛题方向的同学注意了： 1. “电源类”赛题近届都有 在9届电子设计竞赛中，电源类赛题有7题：①简易数控直流电源（1994年A题）；②直流稳压电源（1997年A题）；③数控直流电流源（2005年F题）；④三相正弦波变频电源（2005年G题）；⑤开关稳压电源（2007年本科组E题）；⑥光伏并网发电模拟装置（2009年A题）；⑦电能搜集充电器（2009年E题） 比较历届赛题可以看到，“电源类”赛题从DC→AC，而且设计要求是越来越高。例如：2005年G题“三相正弦波变频电源”要求： （1）输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V； （2）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%； （3）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%； （4）变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%； （5）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。 2009年A题“光伏并网发电模拟装置”要求： （1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使 2011年5月17日11:32:51 上传下载附件(1.72 KB) ，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。 （3）DC-AC变换器的效率，使≥80%（RS=RL=30Ω时）。

关于三相变频电源的外文资料翻译

通过模糊控制器和PI控制器输出电压调节，设计和实现三相PWM 整流器的高性能的直接功率控制 摘要: 本文给出了直接功率控制（DPC）三相PWM整流器，采用了一种新的开关表，并且无电压传感器。瞬时有功功率和无功功率通过选择变换器的最佳状态被直接控制，作为PWM控制变量代替相电流被使用。控制系统的主要目的是保持直流母线电压在所需的水平，而来自电源的输入电流应当是正弦的，各相电压相位符合单位功率因数（UPF）操作。在直流母线电压控制环中，传统的PI和基于模糊逻辑的控制器，被用来提供有功功率指令。一种基于实验系统的DSPACE用作证实DPC的有效性。稳态和动态的结果，说明了操作和控制方案所呈现的性能。结果显示，证实了新的DPC比经典DPC更好。线电流非常接近正弦波（THD＜2%）并且通过使用PI和模糊控制器实现直流母线电压良好的调节。此外，模糊逻辑控制器展现出优良暂态性能，良好地抑制负载扰动的影响，和优越的的鲁棒性。 关键词: 直接功率控制 PWM整流器瞬时有功功率直接转矩控制开关表模糊逻辑控制1.引言 大多数的三相整流器，被广泛地用在工业领域和消费产品领域，使用二极管桥电路和散装存储电容。有简单，稳定和低成本的优势。然而，整流二极管，产生单向功率流，低功率因子，功率流，和高层次的输入谐波电流。与有源和无源滤波器分开，最好的解决方案是使用脉冲宽度调制（PWM）调整。三相脉冲宽度调制（PWM）研究在过去的几年迅速发展，由于它的优越性，比如能源的再生能力，直流总线电压覆盖广阔的范围，输入电流低谐波失真。由于转换器有能力来控制输入的正弦波电流，功率因数（UPF）可以容易地操作通过调节伴有前述电源电压。各种控制策略已经提出了在最近的这种类型的PWM整流器产品。它可以被分类为所用的回路控制器或有功/无功功率控制器。在知名间接的有功和无功功率控制方法中，是基于相对于电流矢量方向所述的线电压向量。它被称为电压定向控制（VOC）[1-5]。 VOC保证了高动态，并通过内部电流静态性能控制回路。然而，最终的配置和性能的VOC的系统在很大程度上取决于所施加当前的控制策略的质量。在过去的几年中，一个高利润的新兴控制技术一直是直接功率控制（DPC）和与众所周知直接转矩控制开发相似（DTC），用于可调速驱动器[5-12]。在DPC方案，没有内部电流环路和转换器的开关状态，是通过一个交换表基于瞬时错误作出适当地选择，在命令和估计瞬时有功和无功功率值的估计值，和功率源电压矢量位置[6]或虚拟磁通矢量位置之间[8]。本文提出了一种新的直接功率控制（DPC）的

SYJ-23说明书

1 产品用途 SYJ23系列智能型角行程电动执行机构以三相交流电源为动力，接受标准模拟量4mA~20mA直流电流信号或远程开关量信号，输出轴为0~90°转角位移，通过连杆（底座安装式）或驱动件（法兰安装式）操纵风门档板、蝶阀、球阀等调节机构，执行工业生产过程控制系统的自动调节任务。 SYJ23系列智能型角行程电动执行机构适用于DCS、PLC等自动控制系统，也适用于单回路（或多回路）PID自动调节系统或远方手动控制系统。广泛应用于电力、冶金、化工、食品、造纸、建材、水处理等行业的生产过程控制系统。 2 产品主要功能特点 SYJ23系列智能型角行程电动执行机构是我公司吸收和消化国内外同类产品的先进技术结合国内市场的实际使用要求，自主开发设计制造的一种新型产品，具有多种先进实用功能，是目前尚在大量使用的DKJ型角行程电动执行机构的升级换代产品。 本产品具有如下功能特点： ●三相电机的驱动采用智能变频电源，具有柔性起动功能，可以有效地减少对阀门、风门 等调节机构的冲击。 ●起动电流小，频繁起动，电机也不会发热。 ●与电源接入相序无关，有效避免了因接入电源相序不正确而导致损坏执行机构或调节机 构的情况发生。 ●采用电子式双向过力矩保护功能，力矩保护点设置方便。完善的过电流、过电压、缺相 等保护功能，进一步提高了执行机构运行的可靠性。 ●电控装置为内置伺放一体化结构，可以直接接受4mA~20mA模拟量控制信号或远程无源 接点开关量信号。输入信号采用光电隔离技术。 ●内置三块标准电路板：带CPU的主控板、变频电源功率驱动板和带数码管及操作按钮的 显示控制板。 ●具有就地/远程切换功能，切换至就地时，可直接用面板上的按钮或遥控器操作执行机构。 ●行程调试只要按照显示提示，通过按钮或遥控器操作进行关位置和开位置的选择就能完 成，调试极为简便，且不需要任何调试仪器和设备。 ●采用精密导电塑料电位器作位置检测元件直接检测输出轴转角，精度高。检测元件单独 安装在密封的盒子内，防护性好，维修更换方便。

380V,50HZ转变成380V,60HZ三相变频电源

380V,50HZ转变成380V，60HZ三相变频电源 指导老师：欧阳华斯电源 答辩人：400-830-5877 变频电源工作原理图 380V,50HZ转变成415，60HZ三相变频电源 三进三出变频电源（OYHS-98300系列）

型号（OYHS）98310983159832098330983459836098375983100983150输出容量（KVA） 10152030456075100150电路方式IGBT/PWM脉宽调制方式 交流输入 相数三相 波形SINEWAWE 电压380V±15% 频率波动范围50HZ or60HZ±15% 功率因数﹥0.9 交流输出 相数三相 波形SINE WAVE 电压380V,0-520连续可调 频率60HZ，50HZ，40-499.9HZ连续可调 频率稳定率≤0.01% 低档最大电流（A） 27.841.755.683.8125166.7208.3276416高档最大电流（A） 13.920.827.841.762.583.3104.2138208整机性能 电源稳压率﹤1% 负载稳压率﹤1% 波形失真度﹤1% 效率﹥90% 反应时间≤2ms

波峰因子3：1 保护装置具有过压，过流，超载，输入欠压，过高温，短路等多重 保护 显示 显示介面数位式LED显示 电压4位数，数位电压表，解析度0.1V 电流4位数，数位电流表，解析度0.1A 功率4位数，数位瓦特表 频率4位数，数位频率表 环境及其它 冷却装置高速变频风扇冷却，强制冷风 工作温度-10℃to50℃ 相对湿度0～90%（非凝结状态） 海拔高度≤1500m 重量（KG） 2002603204505506607509001350 尺寸 (H*D*W） mm 870*650*50 01100*750*55 1120*750*55 1310*800*60 1430*1100*80 1850*1200*85 注：1以上尺寸不含脚输高度 2可根据顾客要求规格特别定制

三相正弦波变频电源

摘要 本系统是一个交流-直流-交流变频电源。系统以FPGA为控制核心，采用SPWM变频控制技术，实现三相正弦波变频输出。输出线电压有效值为36V，最大输出电流有效值达3A。系统还具有频率测量，电流、电压有效值测量，平均功率测量功能。基于单片机智能化和开关电源高效率的特点,研制出一种以XC164单片机作为核心控制模块的三相正弦波变频电源。本系统同时采用电压反馈电路和电流反馈电路，分别将输出电压和电流反馈至XC164单片机，然后该单片机利用其内部的模数转换器对反馈电压和电流进行A/D转换，同时单片机根据计算出的电压有效值对输出电压进行宏观PID控制，以实现稳幅。采用了实时电压跟踪SPWM技术,使单片机在变频电源系统中得到了有效的应用。实验结果表明该系统具有良好的稳压性能和很小的波形失真,并且能够进行自检测、过流、过压、过热和短路保护等功能。 关键词: 三相 SPWM 逆变变频电源

Abstract The system, based on FPGA, is a AC-DC-AC variable frequency power supply. The technology of SPWM frequency converting control is applied to get the output of three-phase variable frequency sine wave. The real line voltage is 36V and the maximum current（real value）output is up to 3A. The system also includes the following functions like frequency metering, measurements of real voltage and current, and the measurement of the average power. This system adopted voltage feedback circuit and current feedback circuit, output voltage and current respectively XC164 microcontroller, then the feedback to the microcontroller use its internal adc voltage and current of feedback on A/D conversion, and SCM according to calculate the RMS voltage output voltage of the macro PID control, in order to achieve steady picture. Adopted real-time voltage tracking SPWM technology, make SCM in frequency conversion power system got effective application. The experimental results show that the system has good performance and small voltage waveform distortion, and can be carried out since detection, over-current, over-voltage, overheating and short circuit protection function. Key Word:three phase SPWM invert frequency power