基于DSP的模糊PID控制逆变器的研究

发布时间：2017-08-23 23:45

  本文关键词：基于DSP的模糊PID控制逆变器的研究

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【摘要】：传统逆变器由于其电路复杂、性能低等固有缺点,已经不能适应现代工业发展的需求,高性能微处理器特别是DSP的出现使逆变器的数字化控制成为可能。数字化控制技术的发展也对逆变器提出了更高的要求,高性能的逆变器既要结构简单、绿色环保,同时也要具有良好的静态性能和动态性能。目前逆变器主要采用传统PID控制技术,经常受到非线性因素的影响,PID参数设置比较困难,依靠专家经验比较耗时,且输出精度不高。本文将模糊控制策略和PID控制相结合,将模糊PID控制策略应用到逆变器控制中,既保留了传统PID精度高的特点,也突出了模糊控制自适应性强的优势。并通过Simulink仿真验证了该方法的可行性和有效性。本文首先阐述了逆变器数字化控制的特点,分析了SPWM的基本原理和实现方法。然后分析了逆变器的模糊PID控制技术及其实现方式,设计模糊PID控制器,使用Simulink建立仿真模型,并与传统PID控制特点做了比较。在此基础上,以DSP-TMS320F2812为控制核心,设计了控制电路、驱动电路和采样电路,并对电路原理进行了分析,详细分析了SPWM的软件生成方法,给出了相关的程序流程图。最后,搭建软硬件实验平台并进行调试,采集实验波形,结果表明该系统能够将直流电压转换成三相交流电压,输出参数符合设计的要求,进一步验证了设计的合理性和有效性。
【关键词】：逆变器 SPWM 模糊PID DSP
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273.4;TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势14-18
• 1.2.1 逆变器发展概述14-15
• 1.2.2 逆变器控制技术研究现状15-17
• 1.2.3 模糊控制技术研究现状17-18
• 1.3 本论文的主要工作18-19
• 2 逆变器控制系统基本结构及控制策略19-31
• 2.1 逆变器控制系统基本结构19-20
• 2.2 三相主电路结构与工作原理20
• 2.3 逆变器的数学模型与计算分析20-22
• 2.4 SPWM控制技术分析22-25
• 2.4.1 SPWM控制的基本原理22-23
• 2.4.2 SPWM逆变电路的调制方式23-24
• 2.4.3 SPWM驱动脉冲的实现方法24-25
• 2.5 数字SPWM原理及其DSP实现25-29
• 2.5.1 数字PWM原理25-28
• 2.5.2 数字SPWM DSP实现28-29
• 2.6 本章小结29-31
• 3 模糊PID控制器设计31-41
• 3.1 模糊控制算法的理论基础31-32
• 3.2 模糊PID控制器结构设计32-33
• 3.3 参数整定原则33
• 3.4 控制算法设计33-35
• 3.5 逆变器控制系统仿真35-39
• 3.5.1 模糊PID控制器仿真模型35-36
• 3.5.2 模糊PID控制逆变器仿真模型36-37
• 3.5.3 仿真结果分析37-39
• 3.6 本章小结39-41
• 4 逆变器控制系统硬件设计41-53
• 4.1 控制芯片介绍41-43
• 4.2 控制电路设计43-52
• 4.2.1 DSP最小系统43-46
• 4.2.2 驱动电路46-47
• 4.2.3 信号采样电路47-49
• 4.2.4 信号调理电路49-50
• 4.2.5 AD转换电路50
• 4.2.6 PWM输出电路50-51
• 4.2.7 继电器和风机驱动电路51
• 4.2.8 故障输入和保护输出电路51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 5 逆变器控制系统软件设计53-63
• 5.1 控制系统软件设计53-54
• 5.2 系统软件设计流程图54-56
• 5.2.1 系统主函数54-55
• 5.2.2 定时器中断服务模块55-56
• 5.3 SPWM信号的产生56-60
• 5.3.1 事件管理器模块56-57
• 5.3.2 三角载波的生成57
• 5.3.3 基准正弦信号的生成57-58
• 5.3.4 PWM信号生成58-59
• 5.3.5 生成驱动SPWM的程序流程图59-60
• 5.4 A/D采样部分60
• 5.5 模糊PID控制流程图60-61
• 5.6 本章小结61-63
• 6 实验与分析63-69
• 6.1 实验平台63
• 6.2 波形采样分析63-65
• 6.3 调试试验结果65-68
• 6.4 本章小结68-69
• 7 结论与展望69-71
• 7.1 结论69
• 7.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 作者简介及读研期间主要科研成果77

【参考文献】

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本文编号：728002