三相正弦变频电源报告.doc

三相正弦变频电源设计 指导教师：赵建、王水平 队员及年级：陶宇、刘洋、孙建维（均大三） 学校及院系：西安电子科技大学 机电工程学院 测控技术与仪器系 摘要：此电源采用TI公司生产的MSP430F425为核心器件，产生SPWM波经逆变、整流后得到三相正弦变频电源。 Abstract：This product is based on the MCU , the type of which is MSP430F425. This MCU is made by Texas Instruments. When SPWM gone through invert and rectification, we can get a three-phase power source with frequency conversion. 1作品简介 根据题目任务和要求，我们对题目的任务，系统的功能及主要技术指标归纳如下。 系统的功能及技术指标： 输出三相对称电压 再输入电压为198~242V，负载相电流为0.5~3A情况下：输出线电压36V±1.8V输出相电压20.785V±1.035V输出线电压36V±0.36V输出相电压20.785V±0.207V 输出的频率范围为20~100HZ，各相电压的有效值之差小于0.5V(基本要求) 失真度 无明显失真（基本要求） 小于5%（50Hz以上） 4） 具有过流、缺相和负载不对称保护功能、过流保护（输出相电流为3.5A时动作）、负载不对称保护（含缺相保护），任意两相电流之差大于0.5A时动作，保护是自动切断交流电源。 5）具有测量输出电压、电流、功率和频率功能。其测量误差的绝对值小于5%。 2方案设计 2.1理论分析 从结构上讲，变频器可分为直接变频和简介变频两类。直接变频又称为交—交变频，是一种将工频交流电直接变换为频率可控制的交流电，中间没有直流缓解的变频形式；间接变频又称为交—直—交变频，是将工频交流电先经过整流器整成直流，再经过逆变其将直流变换成频率可变的交流的变频形式，因此，这种变频方式又被称为有直流环节的变频。 2.2 此电源采用TI公司生产的MSP430F425单片机，MSP430FE425的Timer_A带有3个比较捕获模块，在比较模式下，每个捕获模块将不断的将自身的比较直寄存器与主计数器的计数值进行比较。一旦相等就自动的改变TAx管脚的输出电平。利用这个功能我们可以较为简便地产生SPWM波。在MSP430F425单片机中，内部集成了LCD控制器，能够直接驱动段码液晶。LCD控制器会产生LCD驱动所需的交流波形，并自动完成LCD的扫描与刷新。对用户呈现简单的RAM接口。程序中只需要写LCD显存对应的RAM区，即可直接改变LCD显示内容。 2.3设计方案论证 根据题目给出的示意方框图，应选用间接变频。其变频电源系统框图如图1所示. 图中AC-DC的作用是将220V的市电经过隔离变压器降至60V，然后经整流滤波输出一个不太稳定的直流电压。 DC-DC是将不稳定的直流电压转换成稳定的直流电压。 DC-AC是三相逆变器，他的作用是将稳定的直流电压变换成三相对称的稳幅、稳频的交流电压。 负载是接成Y型三相对称负载。 测量模块的作用是对输出的电压、电流、功率及频率进行测量。 控制器是系统的控制指挥中心，起着指挥、控制和协调的作用。是整个系统正常运行。 下面对个模块进行论证。 一、AC-DC模块 AC-DC模块的原理图如图2所示。图中Tr为电源变压器，将220V的电压降至60V。VD1-VD4为整流二极管，一般采用整流桥，起整流作用。C1,C2为滤波电容。 二、DC-DC模块 DC-DC模块的作用是将波纹较大的不稳定的直流电压变换成波纹较小的稳定的直流电压。常见的有如下两种方法。 方案一：采用串联型直流稳压电路。 方案二：采用开关直流稳压电路。该电路又称为斩波电路。该电路产生一个低于输入电压的直流输出电压。此方案的有点是效率高，缺点是控制电路负载，且波纹的脉冲干扰较大。但在电子电力系统中，效率更为重要。因此选取方案二。 三、DC-AC模块 根据题目要求，选用三相逆变电路。 MOSFET驱动电路方案论证 方案一：用CMOS器件驱动MOSFET。直接用CMOS器件驱动电力MOSFET，它们可以公用一组电源。上级电压在小于10V时，MOSFET将处于电阻区不需要外界电阻R，电路简单。不过这种驱动电路开关速度低，并且驱动功率要收电流源和CMOS器件吸收容量的限制 方案二: 将SPWM波与单片机产生的方波进行“与”和“与非”，并将两路信号分别通过隔直电容，形成两路具有正负压的SPWM波，级驱动信号。将SPWM波通过隔直电容，使其具有正负压，可使MOS管（TC1550