逆变器ADC无转换



PLECS TI C2000嵌入式代码生成 应用范例13（122）：并网三电平NPC逆变器的SVPWM控制

并网三电平NPC逆变器的SVPWM控制与嵌入式代码生成应用概述

该文章介绍了使用空间矢量脉宽调制（SVPWM）和中性点平衡技术在电流闭环中对并网三电平NPC逆变器的仿真。此演示模型展示了如何在使用德州仪器（TI）C2000 MCU的PLECS嵌入式编码器上实现典型工作流程。结合PLECS RT Box，可以直接验证MCU的性能。

电源电路包括通过LCL滤波器连接到电网的三相NPC逆变器。当“Sun”处于标称辐射水平时，直流输入提供800 V的全电压。两个直流电容器分别向逆变器的上半部分和下半部分提供输入。SVPWM算法中包含了中性点平衡技术。

控制部分包含两个闭环d-q电流控制器和带中性点平衡方案的三电平SVPWM。控制器模型中实现了ADC和PWM块，将直流链路电压、交流电流、交流电压和滤波电容器电流的测量引入到模型环境中。

在“Controller”子系统中，实现了两个闭环d-q电流控制器和带中性点平衡方案的三电平SVPWM。它包含来自TI C2000目标组件库的ADC和PWM块。SVPWM方案中有三个NPC支路（相位u、v和w），每个支路包含四个开关，通过控制这四个开关，逆变器输出允许三种不同的电压水平。

中性点平衡技术基于主动控制中性点电流。该技术基于在SVPWM矢量图中操纵零矢量对以平衡中性点。

配置TI C2000目标库组件时，SVPWM调制器的输出以占空比的形式提供给PWM块作为输入，配置包括载波类型、载波频率和消隐时间参数。通过RT Box启动板接口板上的dip开关“DI-29”可以启用或禁用PWM信号。

仿真部分展示了如何将“Controller”子系统直接转换为TI 28379D启动板的目标特定代码。在实时模型运行中，观察实时波形，调整MCU中控制程序的参数。

结论部分总结了此模型演示了支持TI C2000 MCU嵌入式代码生成的并网NPC逆变器系统的实现。

单相小功率逆变器拓扑

逆变器技术在光伏并网系统中的应用日益广泛，尤其在低压电网指令和无功调节方面面临挑战。常见拓扑结构在抑制漏电流和共模电流方面存在局限性，因此高效抑制漏电流的拓扑架构和共模电流抑制成为关键。本文将详细介绍逆变器拓扑在这些问题上的解决方案和改进。

传统小功率逆变器主要使用H4单相全桥拓扑，但由于存在漏电流问题，需要通过改变调制策略或增加RC吸收电路、输出隔离变压器等方式解决，这些措施会导致效率下降、体积增大和成本增加。德国SMA公司推出的H5结构从根本上解决了漏电流问题，随后出现了一系列解决漏电流的拓扑，如H6、双Buck拓扑等，这些拓扑在提高效率方面表现出色。

抑制共模电流是提升逆变器性能的关键之一。共模电流影响系统安全，降低效率，并引入谐波。逆变器中寄生电容的存在导致共模电压变化，进而产生共模电流。抑制共模电流的方法主要是降低共模电压的频率或维持共模电压不变。在实际应用中，选择合适的拓扑结构对于抑制共模电流至关重要。

H4和H6拓扑在抑制共模电流方面的性能分析表明，H6拓扑相对H4拓扑在共模电流抑制上具有优势。H6逆变拓扑采用单极性SPWM调制，产生高频SPWM输出波形，通过LC滤波器连接市电。控制环路通过采样BUS电压、市电电压和电感电流，实现输出电流与市电电压相位的同步，同时满足各法规对输出电流的要求。在工作原理中，H6逆变桥采用6个开关管驱动波形，实现高频和低频开关管的优化配置，以减少损耗和提高效率。

在H6拓扑中，开关管的选取考虑了开关频率和电流峰值等因素，以确保在稳定工作条件下，高频开关管开关动作时的△Vds范围较小，从而减少开关损耗。此外，通过合理配置二极管、滤波电感和滤波电容，实现逆变器的高效运行和良好的电流输出波形。

为了进一步优化逆变器的性能，设计了差分采样电路和抬升电路，以满足DSP28335的ADC输入电压范围需求。逆变器的输出滤波器采用LC或LCL结构，选择合适的滤波器结构以满足不同应用场合的需求，从而实现对高频谐波的有效衰减。

最后，通过双极性和单极性SPWM控制方式的比较，双极性SPWM虽然在损耗和电感电流纹波方面相对较高，但不存在共模漏电流问题，且不容易产生过零点畸变。因此，在设计逆变器控制策略时，需要综合考虑效率、损耗和系统稳定性等因素。

综上所述，高效抑制漏电流的拓扑架构和共模电流抑制策略是小功率逆变器面临的技术难题。通过采用先进的拓扑结构、优化控制策略和合理配置电路组件，可以显著提升逆变器的性能和可靠性，满足低压电网指令和无功调节的需求。

什么是Park矢量变换

异步电机的d，q两相同步旋转坐标系下，电压方程可描述为：其中定子电压usd和usq，定子电流isd和isq，转子电流ird和irq，电阻Rs和自感Ls，电阻Rr和自感Lr，互感Lm，微分算子P，同步旋转角频率ω1，转差角频率ωs。通过调整isd，可以调节转子磁链ψr，保持isd不变时，ψr保持不变，其转矩方程为，电磁转矩Te由定子电流isq控制，从而调节电机转速。该系统采用双闭环结构，检测两相定子电流，经Clarke与Park变换，产生转矩电流分量和励磁电流分量，结合检测转速，通过电流模型计算磁链角。转速与给定转速误差经PI调节，生成转矩给定值，转矩电流与励磁电流误差经PI调节产生u小M，通过旋转坐标变换，输入SVPWM模块，产生PWM波，控制逆变器。

SVPWM是一种从电机角度出发，直接控制磁链圆形轨迹的电压空间矢量PWM技术。该方法不仅控制效果与SPWM相同，而且更直观，实现更方便。SVPWM通过交替使用电压空间矢量合成实现，由当前参考矢量所在扇区的两个电压矢量作用一定时间合成，通过插入零矢量补偿参考矢量旋转频率。

控制系统硬件由整流电路、中间直流电容滤波、IGBT模块封装逆变器等组成。控制电路核心为TI公司的电机专用控制芯片TMS320F2812，由DSP最小系统板与控制底板构成，实现采样调理、矢量控制及SVPWM调制算法。该系统还包括隔离开关电源、PWM驱动电路、转速转矩传感器及霍尔电流传感器等辅助电路。

定子电流通过霍尔传感器检测，调理电路后送入DSP的AD口，转换为数字信号。转速检测通过智能数字式转矩转速测量仪，光电开关输出脉冲信号，根据码盘齿数和频率计算转速。

控制系统软件分为两部分，主程序包括系统初始化、定时器初始化等，中断子程序包括ADC模块、Clarke/Park变换模块、Id/Iq与速度PID模块等。系统软件总体结构如图所示。

实验结果表明，该控制系统具有良好的动态和静态特性，开关频率5kHz，死区5.2μs，4极三相笼型异步电机，额定参数为：3kW、220V、7.5A、50Hz、1500r/min。实验结果显示，控制系统性能良好。

TMS320F28377DZWTT 一款32 位微控制器MCU

TMS320F28377DZWTT是一款专为高级闭环控制应用设计的32位浮点微控制器单元(MCU)，特别适用于工业电机驱动、光伏逆变器、数字电源、电动车辆、运输系统、电机控制、传感和信号处理。这款高性能设备集成了多项高级功能，包括新型双核C28x架构、双实时控制子系统、高性能模拟和控制外设、以及强大的存储器和连接功能。

双核架构和两个TMS320C28x 32位CPU赋予了系统200MHz的信号处理性能，通过三角法数学单元(TMU)和Viterbi/复杂数学单元(VCU-II)进一步提升了C28x CPU的性能。两个可编程控制律加速器(CLA)以200MHz的运行速度独立于主CPU执行代码，实现并行处理功能，有效提升了实时控制系统的计算性能。

存储器方面，TMS320F28377DZWTT提供了高达1MB (512KW)的板载闪存和高达204KB (102KW)的SRAM，同时每个CPU上还提供两个128位安全区，用于代码保护。此外，设备集成了四个独立的16位ADC，准确、高效地管理多个模拟信号，提升系统吞吐量。新型Σ-Δ滤波器模块(SDFM)与Σ-Δ调制器配合使用实现隔离分流测量，而包含窗口比较器的比较器子系统(CMPSS)在超过或未满足电流限制条件下保护功率级。

连接功能方面，设备集成有EMIF、CAN模块（符合ISO 11898-1/CAN 2.0B标准）、uPP接口（支持与FPGA或具有类似uPP接口的处理器之间的高速并行连接）以及具有MAC和PHY的USB 2.0端口，便于添加通用串行总线(USB)连接功能。

在应用方面，TMS320F28377DZWTT适用于工业驱动产品、太阳能微型逆变器和转换器、雷达、数字电源、智能计量、汽车运输、电力线通信等领域的实时控制和信号处理需求。

二阶带通滤波器用于单相逆变器的设计

二阶带通滤波器在单相逆变器设计中用于处理同步信号中的噪声问题。以下是关于其在单相逆变器设计中应用的具体说明：

应用背景：

单相逆变器在铁路牵引网、有源滤波系统及能量回馈系统中得到广泛应用。PWM整流器因其低谐波含量、高功率因数及四象限运行特性在大功率变流器领域占有重要地位。PWM整流器的同步电压信号往往受到谐波及噪声的干扰，影响系统稳定，因此滤波器对同步信号的处理显得尤为重要。

二阶带通滤波器的作用：

在单相系统中，由于不便进行坐标变换，传统的基于二阶广义积分器的数字滤波器应用受限。二阶带通滤波器能够有效滤除同步信号中的噪声，提高信号质量。

滤波器设计：

数字带通滤波器的二阶离散传递函数差分方程为特定形式，通过化简可得数字差分方程，该方程具有高实时性。通过计时器或锁相环得到的网侧角频率，可实现在线计算或离线查表，从而自适应地调整带通滤波器中心频率。

前置电路设计：

前置电路设计对于确保系统正常运行至关重要。阻抗匹配、同相放大器及反相放电电路的设计能够有效隔离噪声，提升信号质量。射随器作为特殊同相放大器，用于跟随正向信号并平移电压，避免中心频率处波形失真和相移。前置电路采用ADC采集同步信号，并通过同相放大器和加法器等电路元件确保信号质量，不影响数字滤波器的性能。

综上所述，二阶带通滤波器在单相逆变器设计中具有重要作用，能够有效处理同步信号中的噪声问题，提高系统的稳定性和性能。

SANTAKUPS 工频逆变器IR2000W重要参数

SANTAKUPS 工频逆变器IR2000W的重要参数包括：

UPS类型：逆变器额定功率：1KVA转换时间：10毫秒输入电压范围：196243V输出电压范围：±10% rms 12V/24V/48V输出频率范围：50±0.3Hz输出电压波形：正弦波保护特性：输入保护：警告及断电短路保护：电流限制过载能力：在110%至150%负载量之间有不同断开策略噪音值：60dBA外观尺寸：381×217×179mm功率因数：01.0自动跟踪主频率：有，根据输入频率自动调整输出频率为50Hz或60Hz电压关断与恢复点：低压关断点：184Vac±4%，恢复点：194Vac ±4%高压关断点：253Vac±4%，恢复点：243Vac±4%最大交流电输入电压：270Vrms电源效率：>95%转换电流与负载能力：转换电流：30A最大负载电流：30A直流电输入特性：欠压警告与自动断电电压值根据12V或24V电源有所不同输入过压警告及断电、输入过压恢复电压值根据12V或24V电源有所不同充电电流校正：±5Adc电池初始电压：015.7Vdc操作与储存条件：操作温度：040°C，操作湿度：595%储存温度：1560°C其他特性：省电模式：负载≤25W启动马达能力：1HP峰值容量：3000VA断路器尺寸：30A充电电流：70A

这些参数共同构成了SANTAKUPS 工频逆变器IR2000W的主要技术规格和性能指标。

为什么逆变器要用spwm技术?

逆变器为何采用SPWM技术，关键在于其能显著提升输出正弦波的纯净度和效率。普通PWM技术通过固定幅值的调制波与三角载波相交，产生方波输出，虽能改变输出频率，但因高次谐波丰富，正弦波质量受限。SPWM技术则利用正弦规律变化的占空比，通过ADC将模拟正弦信号截取三角波载波，生成SPWM信号。DAC驱动逆变器，结合滤波，最终产出低谐波、高纯净度的正弦波。

SPWM技术的两个核心元素是占空比和频率。占空比随正弦波幅度变化，频率则与三角载波同步。这种技术利用计算机和单片机的计算能力实现占空比和频率的精准调整，有效避免了谐波的产生。通过SPWM驱动逆变器，原始信号经过斩波、逆变处理，最终转化为高频大功率的正弦交流电。该技术在电机控制、电能变换及并网等领域应用广泛，特别适合对谐波要求严格的场合，如电能质量领域，能够显著提高效率和稳定性。

在电力电子应用中，SPWM技术能显著减少谐波，提高输出正弦波的纯净度，尤其在电机驱动、逆变器设计中得到广泛应用。同时，矢量PWM（SVPWM）技术引入相位信息，用于驱动三相正弦交流电，进一步优化了逆变器的性能和输出质量。

SPWM技术的实践操作涉及到硬件和软件两部分。硬件方面，通过比较三角波与正弦波来生成SPWM信号；软件方面，利用单片机输出PWM波，并通过定时器或Epwm模块生成三角波，进而产生SPWM信号。在实际应用中，SPWM的生成与操作步骤通常包含生成载波、生成正弦波并进行比较等关键步骤。

总体而言，SPWM技术通过优化逆变器输出的正弦波质量，显著提升了其在电机控制、电能变换及电力并网等领域的性能和效率，是现代电力电子技术中不可或缺的核心技术之一。

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