功能选择，管脚分配，管脚输入和输出功能选择等，而中断初始化主要包括中断的使能，中断模式的选择， 中断通道分配，设置中断入口地址等。在初始化结束后启动定时器，调用默认的 TABLE，再对键盘进行扫描， 当有中断请求时调用中断子程序，并刷新显示。按键 1 按下时启动 PWM 定时器，按键 2 每次按下频率加 1， 按键 3 每次按下频率减 1，以此来调节频率。
西安科技大学
毕业设计(论文)
开题报告
题
目 三相逆变器的设计
院（系、部) 电气与控制工程学院
专业及班级 自动化 0802 班
姓
名
孙永林
指导教 师
王党树
日
期 2011 年 3 月 10 日
题目
西安科技大学毕业设计(论文)开题报告
三相逆变器的设计
选题类型
应用型
一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：
设计思路：将 220V 交流电经过整流滤波稳压得到 15V 的驱动电压，用实验室的电源 24V 直接给逆变电 路供电。ARM 控制器通过 PWM 通道口给予 TLP350 构成的驱动电路相应的 SPWM 信号，以驱动逆变桥对应的 MOS 管的打开与关断，再经过低通滤波器得到较为稳定的三相交流电供给负载，用键盘控制 SPWM 信号的产 生与停止以及频率的增减，显示模块主要显示当前的频率值。三相逆变器的原理框图如图 1 所示：

键盘
ARM 控制器
SPWM 调制
显示
220V 整流滤波
稳压
4 路 15V TLP350 驱 动 电路
6路
三
24V
直流电源
逆变桥
3相
滤波
相 负
载
图 1 三相逆变器的原理框图
1．1．1 整流滤波模块（AC-DC）： 采用不可控型单相全波整流电路,市电 220V 交流电压经功率变压器降压得到 4 路 12V 的交流电, 经过不 可控型整流桥整流滤波电路后变成 16V 的直流电，最后稳压输出 15V 电压。如图 2 所示：
[8]刘凤君.现代逆变技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2006.
二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程
1.设计内容和设计思路
1.1 硬件部分：
设计整流模块（AC—DC）、滤波模块、逆变模块（DC—AC）、保护电路模块、驱动模块。整流模块采 用不可控型二极管单相全波整流电路，逆变模块采用全控型 MOSFET 三相半桥逆变电路，保护电路模块采用 RCD 缓冲电路，驱动模块采用 TLP350 驱动芯片构成的驱动电路。
ARM7 处理器
SPWM 发生器
驱动 电路
三相 逆变桥
滤波 输出
图 3 逆变模块
1.2 软件部分： 设计思路：采用嵌入式系统 ARM7-2131 控制器编写双极性 SPWM 程序。实现 SPWM 的软件采样法有两种基 本的算法即自然采样法和规则采样法。自然采样法是以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较，在两 个波形的自然交换点时刻控制开关器件的通断，但是此算法计算繁琐，难以实现控制。规则采样法是一种工 程实用法，一般以三角波作为载波，其原理是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波，再以阶梯波与三角波 的交点时刻控制开关器件的通断，从而产生 SPWM 信号。此为此次设计的难点和重点。
1、国内外研究现状及生产需求状况： 随着各行各业自动化水平及控制技术的发展和其对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备（如通信 电源、电弧焊电源、电动机变频调速器等）都不是直接使用交流电网作为电源，而是通过形式对其进行变换 而得到各自所需的电能形式，它们所使用的电能大都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到 的。逆变电源输出波形质量包括稳态精度高、动态性能好以及负载适应性强。这种结构简单动静态性能优良 和负载适应性强的逆变电源，一直是研究者在逆变电源方面追求的目标。 当今世界逆变电源应用非常广泛，需求量逐年递增。逆变电源技术的核心部分是逆变器和其控制部分。 逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实 现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导 体器件 BJT，IGBT，GTO 等的发展和 PWM 的控制技术的日趋完善，使 SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。 PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和 周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控 制技术又有许多种，并且还在不断发展中。 2、选题的目的及意义： 正因为逆变电源技术的核心部分是逆变器和其控制部分，所以选择逆变器的设计作为研究课题可以慢慢 跨入逆变电源的行业中去深入发展，这是我感兴趣的职业方向，同时我也想在师兄师姐的基础上取得一点突 破。众所周知，虽然自关断器件的产生简化了逆变主电路，但它的开关频率和功率仍受一定的限制，于是逆 变电源输出波形正弦度仍不是很理想。虽然在控制方法上已经趋于成熟，但有些控制方法实现起来仍很困难。 随着开关频率的提高，会引起开关损耗的增加，逆变效率和直流利用率的降低，因此，对逆变电源技术进行 深入地研究有很大的现实意义。 3、参考文献： [1] 沈锦飞.电源变换应用技术[M].北京：机械工业出版社，2007. [2] 王兆安，黄俊.电力电子技术(第 4 版).北京：机械工业出版社，2002 [3] 陈坚.电力电子学—电力电子变换和控制技术（第 2 版）.北京：高等教育出版社，2004 [4] 周志敏 录海华.太阳能光伏发电系统设计与应用实例.北京：电子工业出版社，2010. [5] 刘凤君.正弦波逆变器[M].北京:科学出版社，2002. [6] 何此昂，周渡海.变压器与电感器设计方法及应用实例.北京：人民邮电出版社，2011. [7]刘凤君.工频与高频三相绿色 UPS 电路.北京：电子工业出版社，2011.
三、毕业设计(论文)工作进度安排
第 4 周（3.12—3.18）：细化开题报告的各模块，强化思路，继续查阅资料。 第 5 周（3.19—3.25）：整体设计，给元器件选型，购买元器件。 第 6—7 周（3.26—4.8）：焊接主电路和驱动电路，并购买专门的三相 SPWM 产生芯片对电路板进行调试。 第 8—11 周(4.9—5.6)：研究 SPWM 的原理，并根据 LPC2131 的 PWM 的引脚编写 SPWM 程序。 第 12—14 周（5.7—5.27）：加入 SPWM 驱动全控型电子器件后调试电路板,完善程序，得到所要的参数。 第 15—16 周（6.3—6.17）：撰写论文，打印、装订论文，模拟答辩。 第 17 周（6.18—6.24）：答辩。
指导教师意 见
指导教师签字:____________ 年月 日
难 度
份量
综合训练 程度
是否隶属科 研项目
院系 部毕业设计 （论文）指导 委员会审核
意见
教学院长(主任)____________ （公 章） 年月日
整
滤
稳
流
波
压
220V AC
环
环
环 4 路 15V DC
节
节
节
图 2 整流滤波模块
1．1．2 逆变模块（DC-AC）：
采用全控型 MOSFET 三相桥式逆变电路。由 ARM2131 控制器产生 SPWM 驱动驱动电路，驱动电路触发逆变 器的全控型电子开关，逆变输出经过低通滤波器将 SPWM 波形变换成较稳定的正弦波电压。逆变过程中由于 主回路存在布线电感，在开关器件关断的过程中容易出现过电压即尖峰电压，严重时会损坏开关器件，所以 需要设置保护电路（缓冲电路）来抑制尖峰电压，而且设置瞬态电压抑制器和快速二极管组成的钳位电路可 将电子开关关断过程产生的尖峰电压限制在安全范围内，同时可以减少开关损耗，提高逆变效率。如图 3 所示：
1．2．2 软件主程序流程图：
开始 系统初始化
定时器、中断初始化
调用默认的 TABLE
否
按键 1
按键标志 M 置 0
是
按键标志 M 置 1 启动 PWM 和 T0
是
按键 2
HZ+1
否
按键 3
是
HZ-1
否
刷新显示
结束
图 4 主程序流程图
软件主程序简要说明: 系统一开始进行初始化，这部分包括系统初始化、中断初始化和定时器初始化。系统初始化主要是管脚
1．2．1 ARM7 系列 LPC2131 控制器简介： LPC2131 的内核是 ARM7TDMI-S 核，32 位微处理器，采用冯·诺依曼结构（数据和指令混合编址）。 ARM7TDMI-S 核采用三级流水线，片内 128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使 32 位代码能够在最大时 钟速率下运行。LPC2131 的脉宽调制器是建立在 PWM 专用的标准定时器之上，通过匹配功能及一些控制电路 来实现 PWM 输出。PWM 模块有 7 个匹配寄存器，可实现 6 个单边沿控制 PWM 输出和 3 个双边沿控制 PWM 输出。 PWM 定时器对外设时钟进行计数，在到达指定的定时值时可选择产生中断或执行其他动作。独立控制上升沿 和下降沿位置的能力是 PWM 可以应用于很多领域。