單相橋式pwm逆變電路設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-26 21:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 形越接近正弦波。在每一個區(qū)段，等分成若干個等寬脈沖(N)，使這N個等寬脈沖面積等于這一區(qū)段正弦波面積。采用這種方法既可以提高開關(guān)頻率，改善波形，又可以減少計算新脈沖的數(shù)量，節(jié)省計算機(jī)計算時間。如圖210所示其正弦波面積為圖為SPWM面積等效法原理示意圖假設(shè)所需的輸出正弦電壓為U0=Umsinωt，式中：Um為正弦波幅值。利用面積等效法正弦波小塊面積S1與對應(yīng)脈沖面積S2相等的原則，將正弦波的正半周分為N等分，則每一等分的寬度為兀／N，計算出半個周期內(nèi)N個不同的脈寬值。相關(guān)公式如下：正弦波S1面積為：逆變器輸入直流電壓為UD，脈沖面積S2與S1相等，即有：所以第k個區(qū)間的脈沖寬度δk式中：M為調(diào)制度。N為半個周期內(nèi)的脈沖個數(shù)。綜合考慮載波比、輸出諧波等因素，在此N取60。由上式計算出的SPWM脈寬表是一個由窄到寬、再由寬到窄的60個值的正弦表，將其存入STC單片機(jī)的ROM中以供調(diào)用。由單片機(jī)實現(xiàn)SPWM控制，根據(jù)其軟件化方法的不同，有如下幾種方法：自然采樣法、對稱規(guī)則法、不對稱規(guī)則法和面積等效法等。理論分析發(fā)現(xiàn)面積等效法相對于其它方法而言，諧波較小，對諧波的抑制能力較強(qiáng)。而且實時控制簡單，利于軟件實現(xiàn)。因此本文采用面積等效法實現(xiàn)SPWM控制。STC系列單片機(jī)生成SPWM波原理STCl2系列單片機(jī)是美國STC公司在8051單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核基礎(chǔ)上改進(jìn)推出的一個增強(qiáng)型功能的8051的單片機(jī)，從引腳到指令上完全與8051單片機(jī)兼容。最突出的特點就是其具有可編程計數(shù)器陣列PCA。以STCl2C5608AD為例，有四路可編程計數(shù)器陣列PCA／PWM。PCA含有一個特殊的16位定時器，有4個16位的捕獲／比較模塊與之相連。四個模塊的公共時間基準(zhǔn)由PCA定時器決定，可以通過PCA模式寄存器CMOD SFR的CPSl和CPS0位確定。每個模塊可編程工作在4種模式下：上升／下降沿捕獲、軟件定時器、高速輸出或PWM脈沖輸出。文中SPWM生成功能主要靠PWM脈沖輸出模式完成。圖2即為PCA模塊脈寬調(diào)節(jié)PWM輸出模式框圖。在PCA PWM輸出模式中，當(dāng)CLSFR的值小于{EPCnL，CCAPnL}時，輸出為低，當(dāng)PCA CL SFR的值等于或大于{EPCnH，CCAPnH}時，輸出為高。當(dāng)CL的值由FF變?yōu)?0溢出時，{EPCnH，CCAPnH}的內(nèi)容裝載到{EPCnL，CCAPnL}中。這樣就實現(xiàn)了無干擾的更新PWM。要使能PWM模式，模塊CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必須置位。本文中，SPWM波形是綜合使用了模塊O的脈寬調(diào)節(jié)(PWM)模式和模塊1的16位軟件定時器模式，通過軟件中斷的形式實現(xiàn)的。與此同時，STCl2C54lO單片機(jī)還具有快速A／D轉(zhuǎn)換功能。有一個lO位精度、8路通道的A／D轉(zhuǎn)換器?？梢苑奖愕膶斎搿⑤敵龅碾妷?、電流進(jìn)行監(jiān)控和顯示。利用STC系列單片機(jī)產(chǎn)生SPWM波的基本原理是：將載波周期數(shù)值賦給PCA模塊l的16位捕獲／比較模塊寄存器CCAPlH(高8位)和CCAPlL(低8位)，PCA定時器的值CH(高八位)、CL(低八位)與模塊捕獲寄存器的值相比較，當(dāng)兩者相等時，產(chǎn)生PCA中斷。在中斷中，調(diào)用模塊0的PWM脈寬調(diào)節(jié)模式，將下一個SPWM波的脈寬通過CCAP0H裝載到CCAPOL中，這樣就可以實現(xiàn)無干擾的更新PWM。上圖中即為由軟件實時計算好的一路單極性SPWM波形的脈寬示意圖。在每個固定的載波周期內(nèi)，不同脈寬數(shù)值組成一個正弦表格的形式。若選用模塊O(P3．7)輸出此路SPWM，首先將模塊0的PCA模塊工作模式寄存器定義為8位PWM模式，將16位計數(shù)器定時器CH、CL清零，PCA PWM模式輔助寄存器O清零(保證捕獲寄存器EPCOH(高八位)、EPC0L(低八位)固定為零，PWM波比較的數(shù)值只與PCA模塊0的捕獲寄存器CCAPOH(高八位)、CC2APOL(低八位)有關(guān))，模塊l的捕獲寄存器CCAPlH(高八位)、CCAPlL(低八位)送入載波周期的高八位和第八位數(shù)值，PCA比較／捕獲模塊寄存器1(CCAPMl)定義為使能比較功能，允許匹配產(chǎn)生中斷。將第一個脈寬值sin[0]裝入CCAP0H，開PCA模塊中斷及低壓檢測中斷，開總中斷，啟動PCA計數(shù)。當(dāng)16位計數(shù)器／定時器的數(shù)值與模塊1中捕獲／比較寄存器的數(shù)值相等時，產(chǎn)生一個CCF中斷；在中斷程序中，清中斷標(biāo)志位，重新給模塊1的捕獲寄存器CCAPlH(高八位)、CCAPlL(低八位)送入載波周期的高八位和第八位數(shù)值，將16位計數(shù)器定時器CH、CL清零，中斷次數(shù)i加1，將下一個脈寬數(shù)值sin[i]裝入CCAPOH以備比較。同時判斷是否到達(dá)最大數(shù)值N，若是，中斷次數(shù)i清零，同時將脈寬數(shù)sin[i]值送入CCAP0H，完成一個循環(huán)。這樣，周而復(fù)始，在P3．7引腳上將不斷產(chǎn)生隨著正弦規(guī)律變化的脈寬，從而得到準(zhǔn)確的SPWM波
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