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基于DSP的PWM控制技術(shù)探討
湛江市技師學(xué)院 黃艷 2014/1/9 11:08:37
（接上頁）相和能量回饋時電壓相位和電流相位相差180o，因此鎖相的精度直接影響到整流和回饋時的質(zhì)量。鎖相環(huán)的設(shè)計，可以分為硬件鎖相環(huán)和軟件鎖相環(huán)，采用硬件鎖相環(huán)需要在系統(tǒng)上增加新的硬件，同時也增加了成本，因此，在本設(shè)計中采用軟件鎖相技術(shù)。(1)程序框圖。F2812系列DSP具有豐富的電動機控制子程序庫，可以方便地進(jìn)行調(diào)用。包括主程序以及主中斷服務(wù)子程序。主程序主要實現(xiàn)的是初始化及循環(huán)等待的功能以及在中斷服務(wù)子程序中完成電動機的坐標(biāo)變換功能等。(2)程序清單。以下是永磁同步電動機矢量控制的基本程序。該程序主要實現(xiàn)坐標(biāo)變換及SVPWM等功能，轉(zhuǎn)角量是由RDC電路生成的，直接通過通用IO讀取。程序中沒有包括轉(zhuǎn)速閉環(huán)程序，可以根據(jù)實際需要由角度信號計算出速度反饋信號，調(diào)用TI的PID子程序構(gòu)成轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。
3用DSP實現(xiàn)各類PWM波形
3.1采樣法PWM波形的特點及實現(xiàn)方法
用采樣法產(chǎn)生與正弦波等效的PWM波形又稱正弦脈寬調(diào)制(SPWM)，其原理是用一組等腰三角形波(載波)與一個正弦波(調(diào)制波)進(jìn)行比較，取其相交的時一刻作為開關(guān)管“開”或“關(guān)”的時刻。改變調(diào)制波的頻率就可以改變輸出電源的頻率；改變調(diào)制波的幅值，也就改變了調(diào)制波與載波的交點，使輸出脈沖系列的寬度發(fā)生變化，從而改變了輸出電壓。利用交點時刻來決定開關(guān)管開關(guān)模式生成SPWM波的方法稱為自然采樣法。但是由于采樣法的數(shù)學(xué)模型求解比較困難，一般采用對稱規(guī)則采樣法，即令每個脈沖的中點與相應(yīng)的三角波中點重合[3]。
3.2空間矢量法PWM波形的特點及實現(xiàn)方法
空間矢量PWM技術(shù)即磁鏈軌跡法，是從電動機的角度出發(fā)，使逆變電路能向交流電動機提供可變頻電源、并能保證電動機形成圓形磁場，從而實現(xiàn)交流電動機的變頻調(diào)速，但是該方法只能適用十三相逆變器的控制而不適用于單相逆變器。當(dāng)無混沌序列調(diào)制信號加入時，占空比固定的控制信號PWM波形如圖1：因為加入混沌序列調(diào)制后波形為非奇非偶函數(shù)，原點只能取在波形的起始點；保持一致，所以圖1原點也取在波形的起始點
由圖1，可寫出一個周期T內(nèi)f(t)的時域表達(dá)式
式中， 為單位階躍函數(shù)。
對式3.1進(jìn)行傅立葉分析，可得
式3.2中
由式（3.1）可以得出，式（3.2）的頻譜不連續(xù)，為斷續(xù)分布，但因為式（3.2）中有兩項正交的三角函數(shù)，其幅值大小難以分析，故仍需繼續(xù)整理。
由三角公式
在第一象限取值
進(jìn)行整理變形，合并正弦與余弦項得
進(jìn)行分析討論， 為直流分量，在E一定的情況下，其大小取決于 ，也即是占空比k。
3.3特定諧波消除法PWM波形的特點及實現(xiàn)方法
中斷標(biāo)志位鎖存到標(biāo)志寄存器后，在全局中斷屏蔽位INTM以及中斷使能寄存器IER或中斷調(diào)試使能寄存器DBGIER相應(yīng)使能位被使能時，CPU會響應(yīng)中斷申請。采用中斷使能寄存器IER還是中斷調(diào)試使能寄存器DBGIER來屏蔽中斷與中斷處理方式有關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn)處理模式下，不使用中斷調(diào)試位能寄存器。只有當(dāng)F2812使用實時調(diào)試且CPU被停止時，才使用中斷調(diào)試使能寄存器，此時INTM不起作用。如果F2812進(jìn)行實時調(diào)試，而CPU仍然正常運行，則采用標(biāo)準(zhǔn)的中斷處理。CPU獲取中斷向量和保存重要的寄存器需要花費9個時鐘周期。因此，CPU能夠快速地響應(yīng)中斷。逆變器和調(diào)制器模塊設(shè)置a)逆變器參數(shù)b)PWM調(diào)制器參數(shù)相上橋臂IGBT(VTI)和與IGBT反并聯(lián)的二極管(VDI)的電流，通過多功能模塊觀察的電流波形為一相橋臂的電流，該電流包含IGBT和二極管的電流兩部分，因此該電流的正向部分是通過IGBT的電流，反向部分為二極管的電流，因為是電感負(fù)載，該電流滯后于電壓。通過IGBT的電壓和電流，并加上一定的裕量可以選擇IGBT的電壓和電流參數(shù)。
圖2 逆變器的輸出波形
智能功率模塊IPM，它不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動電路集成在一起。而且還內(nèi)藏有過電壓，過電流和過熱等故障檢測電路，并可將檢測信號送到CPU。它由高速低功耗的管芯和優(yōu)化的門極驅(qū)動電路以及快速保護(hù)電路構(gòu)成。即使發(fā)生負(fù)載事故或使用不當(dāng)，也可以保證IPM自身不受損壞。IPM一般使用IGBT作為功率開關(guān)元件，內(nèi)藏電流傳感器及驅(qū)動電路的集成結(jié)構(gòu)。IPM以其高可靠性，使用方便贏得越來越大的市場，尤其適合于驅(qū)動電機的變頻器和各種逆變電源，是變頻調(diào)速，冶金機械，電力牽引，伺服驅(qū)動，變頻家電的一種非常理想的電力電子器件。
結(jié)束語
逆變器的PWM控制策略主要有采樣法，空間矢量法，特定諧波消去法。雖然都是以得到正弦波為目的，但是不同的控制策略所得到的波形各異，用D（未完，下一頁）
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