"基于TMS320F2812的变压变频器设计及MATLAB仿真"
本文探讨了一个以TMS320F2812微控制器为核心的变压变频电源系统,其中包含了保护电路的重要设计。TMS320F2812是一款高性能的数字信号处理器,常用于电力电子设备的控制。该电源系统能够提供0~300V、30~300Hz可调的交流电压输出,具有过流保护功能,最大输出电流限制为10A。
在电源设计中,AC-DC转换部分是不可控的,其输出电压Vtest受滤波电容C1的影响而波动,可能导致输出电压的谐波问题。为优化输出波形,Vtest的值被实时采集并通过ADC通道进入TMS320F2812,然后根据算法调整SPWM波的占空比,控制逆变电路中IGBT的开关,从而减小Vtest波动对输出电压的影响。
保护电路是电源系统不可或缺的部分。在启动时,为了防止电容C1充电产生的冲击电流,通过R1限制初始充电速率,并在Vtest达到工作范围时,使用继电器Relay1短路R1。此外,为了避开逆变器启动时的暂态过程,系统在发出RSTART信号0.04秒后发出LSTART信号,通过Relay2连接负载,确保负载电压的稳定性。
在带阻感性负载时,负载可能会回送能量,导致Vtest上升,可能损坏滤波电容或IGBT。为避免这种情况,系统通过2812监控Vtest,当超过预设范围时,通过GPIO口KEY驱动泄流IGBT(S5)放掉电容C1上的电荷。同时,为了在电源不工作时避免C1带电,检测到Vtest低于安全范围时也会触发放电。
电源还包括了输出短路保护,通过电流互感器实现,能有效防止大电流造成的损害。在低频低压输出时,输出电压可能含有较多谐波,通过采用高速IGBT和反压关断设计的驱动电路,可以减少谐波,但并未完全消除。
MATLAB仿真验证了设计的有效性,电源在不同工况下能稳定运行,有过流保护功能,并能在负载反向传输能量时启动BRAKE电路,防止泵升电压造成损害。尽管在低频低压下谐波仍存在,但已经通过提高载波频率和优化驱动电路得到了改善。
关键词:TMS320F2812,保护电路,电流互感器,BRAKE电路,谐波抑制