基于TMS320F2812 的逆变电源控制器的设计与研究

作者：时间：2013-05-06来源：网络收藏

近年来，现代逆变电源越来越趋向于高频化，高性能，模块化，数字化和智能化。文中研制的逆变电源控制系统以TMS320F2812 作为控制核心，它是一种支持实时仿真的32 位微控制器，内部具有UART、SCI 总线、SPI 总线、PWM、定时器、ADC、CAN 总线控制器等众多外围部件，功能强大。主要实现PWM 产生、AD 转换、DA 转换、SCI、开关量检测、继电器驱动以及其他信号控制。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/175260.htm

1 基于TMS320F2812 逆变电源的总体设计

1.1 DSP 控制器TMS320F2812 性能

TMS320F2812 芯片是TMS320C28x 系列中的一种，它采用先进的改进型哈佛结构，其程序存储器和数据存储器具有各自的总线结构，从而它的处理能力达到最大;它的指令执行速度为150 MIPS,这种高性能使复杂控制算法的实时执行成为可能。同时，其CPU 支持基于C/C++编程，很大程度上减轻了开发者的负担。TMS320F2812 芯片的主要性能如下：

1)高性能静态CMOS(Static CMOS)技术时钟频率为150 MHz,时钟周期为6.67 ns. 低功耗(核心电压1.8 V,I/O 口电压和flash 编程电压均为3.3 V)

2)高性能32 位中央处理器 32 位算术逻辑单元(ALU)，可得64 位计算结果，哈佛总线结构，八级流水线，独立存储器空间，可达4 M 字的程序地址和数据地址

3)片内存储器和外部存储器接口片内存储器包含：128 k Flash 存储器，1 k OTP 型只读存储器，18 k SARAM外部存储器接口包括：多达1M 的存储器，可编程等待状态数，可编程读写选通(Strobe Timing)，3 个独立的片选端

4)最多有56 个独立的可编程、多用途输入输出(GPIO)引脚 5)丰富的串口外围设备串行外围接口SPI, 采用标准的UART 的串行通信接口SCIS, 改进的局域网络eCAN 以及多通道缓冲串行接口McBSP

1.2 电源总体结构

本文研究的是基于TMS320F2812 的电源系统，系统总体结构由主电路和控制电路组成，系统总体结构图如图1所示。

1.3 主回路结构主回路由两大部分组成：整流滤波电路和三相全桥逆变电路。整流滤波电路将三相交流电变成直流电，三相全桥逆变电路将直流电变成三相交流电。主回路结构示意图如图2 所示。

图中U、V、W 为三相交流电源输入，采用了三相可控整流电路，通过改变直流母线电压的方式来改变输出脉冲的电压。整流部分采用了2 组晶闸管整流模块，分别为逆变器输出的正脉冲和负脉冲供电。通过控制晶闸管的触发角就能控制直流母线电压。逆变电路是该系统的核心部分，输出脉冲的频率、占空比、脉冲个数、死区时间、加工模式以及加工时间段都是通过逆变电路进行控制。

2 控制系统硬件设计

2.1 控制器的组成

控制器以TMS320F2812 数字信号处理器为主控芯片，主要实现PWM 产生、AD 转换、DA 转换、SCI、开关量检测、继电器驱动以及其他信号控制。 A/D 转换部分：信号前端处理，分别采集正负脉冲电压值和电流值D/A 转换部分：将设置值转换为晶闸管的触发角，并把该值送到相应的晶闸管模块输入输出部分：产生一些输入和输出信号，主要是PWM、开关量以及继电器驱动控制器总体结构示意图如图3 所示。

2.2 IGBT 的选型

逆变电路承担功率输出的任务。每一个桥臂上采用多个较小开关容量的IGBT 进行并联，用多组IGBT 实现脉冲功率信号的输出。 2.2.1 IGBT 额定电压UCEP的确定 IGBT 位于逆变桥上，其输入端与电力电容并联，起到了缓冲波动和干扰的作用，因此，在设计时可以适当的降低安全欲量。最大集射间电压为：