基于数字信号处理器tms320f2812的逆变电路设计

基于数字信号处理器tms320f2812的逆变电路设计内容摘要：

TMS320F2412）。 这款 DSP 控制芯片有以下特点： 1）采用高性能静态 CMOS 技术，使供电电压降为。 减小了控制器的功耗： 40MIPS 的执行速 度，提高了控制器的实时控制能力。 2）片内有 32K 字的 FLASH 程序存储器和 字的数据 /程序 RAM,544 字双口 RAM(DASRAM)和 2K 字的单口 RAM(SARAM)。 3） 10 位 A/D 转换器，最小转换时间为 375ns。 可以以两个 8 通道的双排序方式采样，或一个 16 通道排序方式采样。 4）看门狗定时模块 (WDT)。 驱动电路的设计 隔离驱动电路采用 A3120 光耦隔离型驱动电路， A3120 结构框图及驱动电路结构如图 5 所示。 A3120 是美国惠普公司生产的用于驱动 IGBT、 MOSFET 器件的光电耦合 器，该芯片内部集成有光耦、接口和功放单元，可驱动 1200V/100A 的 IGBT 模块。 该驱动芯片的主要特点为： （ 1） 工作电源电压范围宽（ 15V～ 30V）； （ 2） 最小的输出电流峰值 2A； （ 3） 最大交换速度 500ns； （ 4） 具有欠压锁定保护（ UVLO）功能； （ 5） 输出与输入信号同相。 当输入信号为高电平时， A3120 输出为高电平，由功放级的 NPN 晶体管放大后输出，驱动功率器件。 当输入信号为低电平时， A3120 输出为低电平，功放级的 PNP 晶体管导通，功率器件极间承受反向电压关断。 图中， R 的大小将影响逆变器的开关损耗，并且影响功率 开关的关断尖峰大小以及逆变器的输出波形质量。 逆变桥选用不同的功率开关，应调整 57R 的大小，使逆变器获得最佳的性能。 采样电路 在数字控制系统中， DSP 片内 A/D 采样能够承受到输入电平范围为 0~，所以无法对所需的控制量直接进行 A/D 采样，因而通常需要把这些量调理后，才能接至 DSP 第 A/D 转换口。 本系统采用的是电压电流双环控制，所以包括电压采样电路和电流采样电路。 在电压电流双闭环控制 系统中，需采样逆变器的输出电压作为反馈量。 电流采样电路和电压采样电路原理基本类似，只需把电压传感器换成电流传感器即可。 电感电流经一电流传感器得到与电感电流成正比的电压信号，然后经过调理电路变换到 0~，输入到 DSP 的 A/D 模块采样口。 保护电路 输入过压和欠压保护电路如图 5 所示，直流电压保护信号取自主电路输入电压，经电阻 84R 分压和光耦隔离后送入控制电路。 利用光电耦合器把各种模拟负载与数字信号源隔离开来，也就是把“模拟地”与“数字地”断开。 经过光耦的保护 信号通过比较器分别与设定的最大 /最小电压值进行比较，如果电压值超过限定值，比较器就输出低电平。 比较器的输出信号相与，所得的信号送入 DSP的 PDPINT 中断口。 当器件引脚 PDPINT(电源驱动保护中断 )被拉低时，会产生一个外部中断，这个中断是为系统的安全操作提供的。 如果 PDPINT 未被屏蔽，当PDPINT 引脚拉低以后，所有的 PWM 输出均为高阻态。 这样可以在过流等故障的情况下，把逆变器的 PWM 控制信号封死 ,关闭功率器件，从而实现对逆变器的保护。 21D 图 4 逆变桥功率开关驱动电路 55R 55C 54C 15Q 16Q 56R 1514WW 58R 57R 57C 56C 13W gU A3120 4 元件参 数计算 输出滤波电感 Lf、滤波电容 Cf的选取 取 mH1fL。 滤 波 电 容 电 流 的 有 效 值 为 ： 2 01020502 6   ofocf UCI 110%负载时，负载电流的有效值为 A5220 %1101000m a xm a x  ooo UPI 容性负载时电感电流最大，因此电感电流有效值为A6)90c os (*22 m a x2  LLfcfocfLf IIIII 其中， 1L。 考 虑 到 滤 波 电 感 电 流 的 脉 动 量 ， 滤 波 电 感 的 电 流 峰 值 为%)101(2%)101(m a x  LfLf II Lf 选用 MnZn R2KBD 型铁氧体材料铁心 PM62*49，其磁路截面积)( 2CS 窗口面积 )( 2Q ，饱和磁感应强度 GS5100SB ，选用GS3800MB ，滤波电感匝数为： 443m a x   CMLff SB ILN 取 N=52 匝，气隙  fCoo LSN。 按滤波电感电流有效值 A6LfI 选取导线，取 2mmA3j ,导线 截面积2mm236 jI Lf ，导线选用 2cm 的铜皮。