【正文】 數(shù)據(jù)表格中數(shù)據(jù)的點數(shù)K是需要事先確定的。若三角波周期為 20kHz，即 Ta=50us， 而 TMS320LF2407 芯片的指令周期 Ts=25ns 則 N=Ta/2Ts=50us/2*25ns=1000，定時器周期寄存器值為 1000； 若三角波周期為 lOkHz，即 Ta=100us，則 N=Ta/2Ts=100us/2 *25ns=2020 定時器周期寄存器里的值為 2020； 由事件管理模塊產(chǎn)生 SPWM的原理可知，比較單元的比較寄存器里的值不能大于定時器周期寄存器的值，即若三角波周期為 20kHz，則比較寄存器裝載的值 ? 1000； 若三角波周期為 10kHz，則比較寄存器裝載的值 ? 2020。 EVA和 EVB的定時器、比較單元以及捕獲單元的功能都相同，只是定時器和單元的名稱不同。通 過 PWM模塊的計算獲得各個開關(guān)管的開關(guān)量與作用時間，發(fā)出 4路 PWM信號到驅(qū)動模塊作為系統(tǒng)對 IPM的控制信號。下面對 DSP 的 控制軟件部分進行闡述。 為了適應(yīng)多種逆變電源的控制，在軟件的設(shè)計上考慮到了軟件的復(fù)用性，整個軟件采用了模塊化的設(shè)計。 黃石理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 下位機 DSP控制軟件是整個控制系統(tǒng)中的核心部分。逆變系統(tǒng)的控制屬于快速性要求極高的控制范疇。 (5)在線計算 90360 的正弦函數(shù)值。 (2)接受上位機的指令，并根據(jù)指令來對各個參數(shù)進行適當(dāng)?shù)母?。本章首先介紹系統(tǒng)軟件的任務(wù)并給出了有關(guān)程序模塊的實現(xiàn)原理與流程圖，以及系統(tǒng)軟件的任務(wù)結(jié)構(gòu)。 (1)對系統(tǒng)控制電源精心設(shè)計，使得輸出控制電壓紋波盡可能小 ； (2)在所有芯片的電源上都并接 的旁路電容 ； (3)在控制電路制板設(shè)計上力求布局合理，并采取敷設(shè)網(wǎng)格屏蔽地線的方式，以減小共模干擾 ； (4)數(shù)字地與模擬地采取一點接地的方式，降低接地線路的公共阻抗，避數(shù)字地線上的突變電流對模擬地的干擾 ； (5)在 DSP芯片的功率保護引腳 PDPINT 上并接 10uF的電容，防止因受干擾使得保護誤動作而封閉 PWM 輸出 ； (6)主電路接線盡量短，減小環(huán)路面積，減小線路漏感的作用。而同時，還會產(chǎn)生一中斷信息，對應(yīng)于 DSP 內(nèi)核的 INT2 級中斷，用戶可以再設(shè)置相應(yīng)的保護子程序，進行 2級保護。 1 uF1 uF1 uF1 uF1 0K1 0KOR3276514832765148V C CV C CL M 3 11 L M 3 11V S O U TU1 U2V O U T O W E RV O U T O W E R 1 V O U T O W E R 2V O U T O W E R 1V O U T O W E R 2 圖 37 過壓保護電路 黃石理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 由于輸出電壓為交流電，過壓有正過壓和負(fù)過壓兩種，需要分別保護，使用兩個比較器，將輸出電壓和一正的過壓限定值和一負(fù)的過壓限定值都進行比較，當(dāng)輸出電壓大于正的過壓限定值或者輸出電壓小于負(fù)的過壓限定值時均封鎖 PWM信號。根據(jù)以上原理，全橋電路用兩片 IR2113 就可以滿足驅(qū)動要求，簡化了電路。如此循環(huán)，就分別實現(xiàn)了上下管的交替驅(qū)動。 12S 1S WR 1R 2CRS3 . 3 V 圖 34 復(fù)位電路 系統(tǒng)必須采集信號電源的輸出電壓以實現(xiàn)數(shù)字閉環(huán)控制，通過電壓傳感器將輸出電壓降低到 AD 轉(zhuǎn)換所需要的電平，并實現(xiàn)功率電路和 DSP 控制板的電氣隔離。如圖 34為復(fù)位電路。當(dāng)系 統(tǒng)剛接通電源時，復(fù)位電路應(yīng)處于低電平以使系統(tǒng)從一個初始狀態(tài)開始工作，這段低電平時間應(yīng)該大于系統(tǒng)的晶體振蕩器起振時間。有源晶振驅(qū)動能力強，頻率范圍寬 ； 無源晶體價格便宜，但驅(qū)動能力比較差。上升沿和下降沿的時間。即系統(tǒng)工作的頻率。與 5V 器件通常應(yīng)作電平轉(zhuǎn)換后再相連，在進行這兩種電平的信號連接時，應(yīng)了解器件耐受的電壓范圍和高低電平的門限值 。 逆變控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu) 控制系統(tǒng)總體設(shè)計 圖 33 為逆變控制系統(tǒng)硬件框圖。一般的輸出濾波電路分為電容濾波、電感濾波和 LC 濾波 。為了減小電解電容等效串連阻抗的影響，再在電解電容兩端并聯(lián)了一個高頻無極性電容 2C 。 半橋式逆變電路有較強的抗不平衡能力，但是電壓利用率低，要輸出同等功率大小的電能，主變壓器原邊電流要加大一倍，主開關(guān)器件的電流定額也要加大一倍，以彌補電壓利用率的不足。逆變電路的功能是將交流電整流濾波所得到的直流電壓變換成交流電壓，逆變器的輸出是高頻正弦脈寬調(diào)制波 (SPWM)，該波形經(jīng) LC低通濾波器濾波之后得到標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。 市電單相電壓 (220V)經(jīng)整流濾波后供給逆變電路 (IPM 單相全橋逆變 )。 (4)人機界面。 (2)驅(qū)動電路、保護電路以及采樣調(diào)理電路。 本章小結(jié) 本章對逆變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和控制策略進行了分析介紹，并對雙極性 SPWM 控制、單極性 SPWM 控制和單極性倍頻 SPWM 控制作了分析比較，重點探討了逆變電源系統(tǒng)的重復(fù)控制技術(shù)，分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)誤差。而相位補償意味著針對誤差的每一頻率分量都要給出合適的控制“提前量”。 補償器 C(z) 補償器 Q(z)是針對對象 P(z)的特性而設(shè)置的，它是重復(fù)控制器最重要的部分，對重復(fù)控制系統(tǒng)的性能好壞有著決定性影響。以下分別介紹濾波器 Q(z)、 周期延時環(huán)節(jié)Nz? 和補償器 C(z)。圖 23 給出了重復(fù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 所謂 “內(nèi)?！?， 是指在穩(wěn)定的閉環(huán)控制系統(tǒng)中包含外部輸入信號的數(shù)學(xué)模型 。由于 DSP 為整個系統(tǒng)的主控芯片，除了輸出逆變器控制用 SPWM 脈沖外，還負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的各種保護及輔助控制功能。 設(shè)三角波和正弦波的幅值分別是 tmU 和 rmU ，周期分別是 tT 和 st ，脈寬 2t 和間隙時間 it 和 3t 由下式計算 : ? ? ? ?? ?2 2 1 sin 2tst T T t??? ? ? ? ? (211) rm tmUU?? (212) ? ? ? ? ? ?? ?1 3 2 2 4 1 sin 2t t st t T t T T t??? ? ? ? ? ? ? ? (213) 由公式 211 和 212，可以很容易求得 1t 和 2t 值，從而確定相應(yīng)的脈沖寬度。和 B39。每個脈沖的中點并不和三角波中點重合，對應(yīng)的 SPWM 脈寬為 2t 39。 采用自然采樣法，雖然可以準(zhǔn)確的確定 tU 和 rU 的交點，但是計算工作量很大，為了簡化計算工作量，便于在工程上使用，經(jīng)常采用規(guī)則采樣法。實際采用的方法是先將參考正弦波的四分之一周期 內(nèi)各時刻的 tU 和 rU 值算好，以表格形式存儲于存儲器內(nèi)，當(dāng)控制需要計算某時刻的 tU和 rU 時，不用實時計算而采用查表的方法很快得到。 (2)利用軟件編程方法生成 SPWM 控制脈沖 在逆變器控制方法設(shè)計中，利用軟件編程實現(xiàn) SPWM 波的算法很多，通常使用較多的有自然采樣法、規(guī)則采樣法、低次諧波消去法等。因此，綜合考慮之后，本文所設(shè)計的數(shù)字化控制 DCAC正弦波電源可采用 SPWM 控制策略。由上式可知，雙重 SPWM 調(diào)制方式所得到的正弦脈沖與普通 SPWM 方式得到的正弦脈沖在效能上完全一樣。由 ? ? ? ?ccrT U U si n 222 cU? ?? ? ? ? （ 23） 得到脈寬 1 s in2c rcT UU????? ? ????? （ 24） 占空比 D為 ? ?1 1 s in2cDMT? ?? ? ? ? （ 25） M=Ur/Uc，代表調(diào)制度。該控制方式的特點是功率開關(guān)管承受的電壓應(yīng)力較小，電流變化率小，功耗也要小，因此對系統(tǒng)及外部設(shè)備干擾小。用正弦波與三角波進行比較，正弦波大于三角波的部分，輸出為正脈沖，小于部分，輸出負(fù)脈沖。當(dāng)調(diào)制信號是正弦波時，所得 到的便是 SPWM 波形。然后按照計算的結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的波形。把正弦波波形表存人存儲器中，同時利用加法器和減法器生成三角形載波，再通過數(shù)字比較器產(chǎn)生所需要的波形。隔離式逆變主電路還應(yīng)包括逆變變壓器。 (4)輔助電源和保護電路 輔助電源的功能是將逆變器的輸入電壓變換成適合控制電路工作的 直流電壓。對隔離式逆變器，在輸出電路的前面還有逆變變壓器。逆變電路中，除了逆變電路 和控制電路之外，還要有保護電路、輔助電源、輸入電路、輸出電路等。 第 5 章給出了逆變系統(tǒng)主電路、控制電路及 SPWM 驅(qū)動發(fā)生器仿真模型，并利用 MATLAB 的電力仿真工具箱 SimPowerSystems 對各仿真模型進行了仿真分析，驗證了其可行性。 第 3 章對整個硬件系統(tǒng)平臺進行了詳細(xì)的設(shè)計。 但此方法要求實時求解消諧模型，對控制器的運算速度要求極高，目前還未實際應(yīng)用。對于高性能的逆變電源的設(shè)計，模糊控制器有著以下優(yōu)點 : ①模糊控制器的設(shè)計過程中不需要被控對象的精確數(shù)學(xué)模型 ，模糊控制器有著較強的魯棒性和自適應(yīng)性 ； ②查找模糊控制表只需要占用處理器的很少的時 間，因而可以采用較高采樣率來補償模糊規(guī)則和實際經(jīng)驗的偏差。 (5)自適應(yīng)控制 自適應(yīng)控制有效的消除由于周期性的未知的系統(tǒng)特性參數(shù)變化而對系統(tǒng)輸出造成的 影響，誤差收斂速度較快，大負(fù)載擾動下系統(tǒng)穩(wěn)定不必知道控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 。逆變器重復(fù)控制的目的是為了克服死區(qū)、非線性負(fù)載引起的輸出波形周期性畸變。 (3)狀態(tài)反饋控制 狀態(tài)反饋控制可以任意配置閉環(huán)系統(tǒng)的極點，有利于改善系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。 (2) 無差拍控制 無差拍 (deadbeat)是數(shù)字控制特有的一種控制效果，它是在控制對象離散數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過施加精確計算的控制量來使得被調(diào)量的偏差在一個采樣周期時間內(nèi)得到糾正。由于空載的逆變器近似于 一個臨界振蕩環(huán)節(jié)，積分控制又增加了相位滯后，這樣一來，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，對控制器比例必須有所限制。 (6)易組成高可靠性的大規(guī)模逆變電源并聯(lián)運行系統(tǒng)，為了得到高性能的并聯(lián)運行逆變電源系統(tǒng)，每個并聯(lián)運行的逆變電源單元模塊都采用全數(shù)字化控制，易于在模塊之間更好地進行均流控制和通訊或者在模塊中實現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法，從而實現(xiàn)高可靠 性，高冗余度的逆變電源并聯(lián)運行系統(tǒng)。 (2)控制靈活，系統(tǒng)升級方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動硬件線路。 電力電子變換器的數(shù)字控制是電力電子發(fā)展的趨勢門，也是現(xiàn)代逆變技術(shù)展的趨勢，目前國內(nèi)期刊和國際會議已有很多的文獻報道。恒頻 PWM開關(guān)單周期控制原理。圖 11(b)中， G1(S)為誤差放大器的傳遞函數(shù)， 為 PWM信號的占空比， N N2 為變壓器原、副邊繞組匝數(shù)，為輸出電壓反饋系數(shù)。它廣泛的用于支流交流逆變器等，比如高級一些的UPS 就是一個例子。電源是節(jié)約能源的重要環(huán)節(jié)，逆變電源技術(shù)在保持節(jié)約能源的同時還必須環(huán)保無污染。 SPWM 目 錄 第 1章 緒論 ........................................................ 1 逆變器主要模擬控制技 ............................................ 1 電壓型控制技術(shù) .............................................. 1 單周期控制技術(shù) .............................................. 2 數(shù)字化控制 .................................................. 3 數(shù)字控制的優(yōu)越性 ................................................ 3 逆變電源數(shù)字控制方案 ............................................ 4 本文研究的主要內(nèi)容 .............................................. 5 第 2章 逆變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及控制策略 .................................. 6 系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn) .............................................. 6 逆變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) ............................................ 6 PWM 信號的產(chǎn)生方式 .......................................... 7 SPWM 控制技術(shù)及其原理 ..................