正弦脈寬調(diào)制(spwm)控制-資料下載頁(yè)
2025-07-07 14:49本頁(yè)面
【正文】 算法簡(jiǎn)單多了。由圖39可以看出，規(guī)則采樣法的實(shí)質(zhì)是用階梯波來(lái)代替正弦波(圖中粗實(shí)線所示)，從而簡(jiǎn)化了算法。只要載波比足夠大，不同的階梯波都很逼近正弦波，所造成的誤差可以忽略不計(jì)。圖39 生成spwm波的一種規(guī)則采樣法在規(guī)則采樣法中，三角載波每個(gè)周期的采樣時(shí)刻都是確定的，都在負(fù)峰值處，不必作圖就可計(jì)算出相應(yīng)時(shí)刻的正弦波值。例如采樣值應(yīng)依次為 msinω1te，msin(ω1te+tc)， msin(ω1te+2tc），………，因而脈寬時(shí)間和間歇時(shí)間都可以很容易計(jì)算出來(lái)。由圖39可得規(guī)則采樣法的計(jì)算公式：脈寬時(shí)間 (315)間歇時(shí)間 (316)實(shí)用的變頻器多是三相的，因此還應(yīng)形成三相的spwm波形。三相正弦調(diào)制波在時(shí)間上互差2π/3，而三角載波是共用的，這樣就可在同一個(gè)三角載波周期內(nèi)獲得圖310所示的三相spwm脈沖波形。在圖中，每相的脈寬時(shí)間tatb2和tc2都可用式(315)計(jì)算，求三相脈寬時(shí)間的總和時(shí)，等式右邊第一項(xiàng)相同，加起來(lái)是其三倍，第二項(xiàng)之和則為零，因此 (317)圖310 三相spwm波形的生成三相間歇時(shí)間總和為脈沖兩側(cè)的間歇時(shí)間相等，所以 (318)式中，下角標(biāo)a、b、c分別表示a、b、c三相。在數(shù)字控制中，一般可以離線先在計(jì)算機(jī)上算出不同ω1與m時(shí)的脈寬時(shí)間t2或 后，寫(xiě)入eprom，然后由調(diào)速系統(tǒng)的微機(jī)通過(guò)查表和加減法運(yùn)算求出各相脈寬時(shí)間和間歇時(shí)間，這就是查表法。也可以在內(nèi)存中存儲(chǔ)正弦函數(shù)和tc/2值，控制時(shí)，先取出正弦值與調(diào)速系統(tǒng)所需的調(diào)制度m作乘法運(yùn)算，再根據(jù)給定的載波頻率取出對(duì)應(yīng)的tc/2值，與 msinω1te作乘法運(yùn)算，然后運(yùn)用加、減、移位即可算出脈寬時(shí)間t2和間歇時(shí)間tt3，此即實(shí)時(shí)計(jì)算法。按查表法或?qū)崟r(shí)計(jì)算法所得的脈沖數(shù)據(jù)都送入定時(shí)器，利用定時(shí)中斷向接口電路送出相應(yīng)的高、低電平，以實(shí)時(shí)產(chǎn)生spwm波形的一系列脈沖。對(duì)于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，在某一給定轉(zhuǎn)速下其調(diào)制度m與頻率ω1都有確定值，所以宜采用查表法。對(duì)于閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行中調(diào)制度m值須隨時(shí)被反饋控制調(diào)節(jié)，所以用實(shí)時(shí)計(jì)算法更為宜。 spwm專(zhuān)用集成電路芯片與微處理器應(yīng)用單片微機(jī)產(chǎn)生spwm波形時(shí)，其效果受到指令功能、運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量和兼顧其它控制算法功能的限制，有時(shí)難以有很好的實(shí)時(shí)性。特別是在高頻電力電子器件的應(yīng)用以及在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，完全依靠軟件生成spwm波形的方法實(shí)際上很難適應(yīng)其要求。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，早期曾陸續(xù)開(kāi)發(fā)了一些專(zhuān)門(mén)用于發(fā)生spwm控制信號(hào)的集成電路芯片，如mullard公司的hef475philips公司的mkⅱ、siemens公司的sle45sanken公司的mb63h110，以及我國(guó)研制的zps110等，應(yīng)用這類(lèi)專(zhuān)用芯片當(dāng)然比用單片微機(jī)生成spwm信號(hào)要方便得多。近來(lái)更出現(xiàn)了多種用于電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制的專(zhuān)用單片微處理器，如intel公司的8xc196mc系列、tl公司的tms320系列、日立公司的sh7000系列等。這些微處理器一般都具有以下功能：(1) 有pwm波形生成硬件及較寬的調(diào)頻調(diào)制范圍；(2) 為了對(duì)變頻器及所組成調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)(如電壓、電流、轉(zhuǎn)速等)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與故障保護(hù)，微處理器具有很強(qiáng)的中斷功能與較多的中斷通道；(3) 具有將外部的模擬量控制信號(hào)及通過(guò)各種傳感器送來(lái)的模擬反饋、檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換的接口，且一般為8位轉(zhuǎn)換器；(4) 具有較高的運(yùn)算速度、能完成復(fù)雜運(yùn)算的指令、內(nèi)存容量較大；(5) 有用于外圍通信的同步、異步串行接口的硬件或軟件單元。由于這些功能的支持，所以上述微處理器能方便地用于開(kāi)發(fā)基于pwm控制技術(shù)的電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，微處理器除能產(chǎn)生可調(diào)頻率的pwm控制信號(hào)外，還能完成必需的保護(hù)、控制等功能?，F(xiàn)代spwm變頻器的控制電路大都是以微處理器為核心的數(shù)字控制電路。
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