【正文】 確定數(shù)據(jù)點數(shù)的依據(jù)主要是開關(guān)頻率，本系統(tǒng)中功率開關(guān)管的開關(guān)頻率為 25kHz，由于信號電源輸出頻率最低值為 25Hz，那么，正弦數(shù)據(jù)表格中數(shù)據(jù)點數(shù) K至少必須是 :K=25000/25=1000。 基準正弦信號生成 在本系統(tǒng)中正弦基準信號是通過一個正弦數(shù)據(jù)表格實現(xiàn)的，即在 0 360oo? 的正黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 29 弦值中采樣 K個 點，將該 K個值存放在存儲器中以供調(diào)用。而 后面會提到，要生成 SPWM 波形，比較寄存器所要裝載的值應是從基準正弦表中查到的值，由此，正弦表中值也不能大于定時器周期寄存器中的值。 DSP器件指令周期為 TS則有 Ta=2NTs，其中 N是 定時器周期寄存器的值。 三角波載波的生成 利用事件管理模塊中的通用定時器 GP 產(chǎn)生三角波的步驟為 : (a)定時器計數(shù)器賦初值 ； (b)定時器周期寄存器賦值 。每個 240x 器件都包括兩個事件管理模塊 EVA 和 EVB，每個事件管理模塊包括通用定時器 (GP),比較單元、捕獲單元以 及正交編碼脈沖電路。流程控制如圖 42 所示 ： 中斷 現(xiàn)場保護 設置 AD 寄存器 電壓采樣 調(diào)用電流采樣子程序 讀取正弦參考量誤差值 調(diào)用重復控制算法求重復控制器產(chǎn)生的控制量 疊加前饋正弦參考 指令控制器 調(diào)用二階數(shù)字濾波程序 查表獲得正弦值計 算S P W M 的控制量 調(diào)用脈寬限幅子程序 正弦表指針處理 恢復現(xiàn)場中斷返回 42 Tl 定時器中斷服務子程序 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 28 SPWM 信號的產(chǎn)生 事件管理模塊 利用芯片中的事件管理模塊 EV 可以實現(xiàn)三角波生成，基準正弦波發(fā) 及正弦脈寬調(diào)制波 SPWM產(chǎn)生等。定時器的中斷服務模塊的主要工作是通過片內(nèi) AD 轉(zhuǎn)換器采樣輸出電壓信號，作為系統(tǒng)實現(xiàn)重復控制的電壓反饋信號，還要處理與上位機的通信，以更新和修正重復控制器運行參數(shù)，通過重復控制算法，得到相應的控制量，以控制 PWM 脈寬的調(diào)制。 初始化模塊 復位 禁止看門狗 設置時鐘模塊 設置事件管理 設置通訊模塊 握手成功？ 設置 AD 模塊 設置 I / O 模塊 初始化變量 中斷寄存器設置 開中斷 子程序循環(huán) NY 圖 41 系統(tǒng)初始化 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 初始化模塊的工作主要是對變量和 TMS32OLFF2407內(nèi)的片內(nèi)外設控制寄存器進行初始化，還有各個變量的初始化，同時和上位機進行 RS232 握手通訊以確保通訊線及上下位機的工作正常，初始化模塊的流程如圖 41 所示。追求一種透明的軟件復用方式。由于硬件標準化的發(fā)展，軟件工作在一個控制系統(tǒng)中的所占有的比重越來越大，僅僅基于模塊化的設計結(jié)構(gòu)仍難以適應工業(yè)控制系統(tǒng)中軟件的巨大需求和迅猛發(fā)展。逆變控制系統(tǒng)的性能來自于重復控制器的各個參數(shù)的合理配置，可采用上下位機 的通訊來進行系統(tǒng)參數(shù)的修正，這種互動式的設計方 便調(diào)試和軟件修改，但這也增加了軟件的復雜性。在下位機程序設計中，考慮到重復控制器以及濾波器的相關(guān)參數(shù)的不精確性，設計通過上位機來修改重復控制器的各個運行參數(shù) 。因此在設計和編制系統(tǒng)軟件時，應該巧妙安排各種模塊的結(jié)構(gòu)和相互間的時序配合，以及中斷的優(yōu)先級設置，以滿足系統(tǒng)的實時性要求。系統(tǒng)受控的狀態(tài)量的變化是很快的，這就要求系統(tǒng)的采樣周期應該盡可能短，以便對被控制量進行及時的控制。 上面說明了系統(tǒng)軟件需要完成的任務，如此多的任務要由 DSP通過執(zhí)行相應的程序來完成，其工作量無疑是很大的。 (6)根據(jù)重復控制算法得到的控制量，得到相應的控制 PWM 脈寬輸出。 (4)根據(jù)實時的電流電壓等值，實時更新液晶顯示部分。同時向上位機發(fā)送相應數(shù)據(jù)。以 DSPTMS32OLF2407 為核心組成了逆變系統(tǒng)的控制電路， DSP 對控制電路各環(huán)節(jié)的工作進行管理協(xié)調(diào)合監(jiān)督，并參與大量的運算和處 理工作，這就決定了該系統(tǒng)的任務是很繁重的，它包括 : (1)系統(tǒng)初始化 ， 設定堆棧指針，變量初始化，事件管理器的初始化，通信模塊的初始化，顯示模塊的初始化，給重復控制器設定起始運行參數(shù)，各誤差項的清零，對存放電壓反饋值，采樣電流值，中間轉(zhuǎn)存單元的初始化，設置正 弦函數(shù)表的步長，正弦指針的初始位置，給可逆計數(shù)器送入起始控制字，設置軟件定時中斷。本系統(tǒng)的軟件設計分為兩部分，一是上位機部分，二是 DSP 控制軟件部分。 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 25 第 4 章 系統(tǒng)軟件實現(xiàn) DSP 系統(tǒng)軟件設計 控制算法的軟件化為逆變系統(tǒng)的控制策略的選擇與復用提供了方便。特別是直流輸入母線，要保證平波電容的工作效果 。本系統(tǒng)采取了以下主要抗干擾措施，取得較好效果。 干 擾設計 高頻 PWM所產(chǎn)生的電磁干擾非常嚴重，檢測和控制電路容易受到 干 擾而產(chǎn)生誤判斷和誤動作。該 引 腳是低電平驅(qū)動的，在引腳未 屏蔽的狀態(tài)下，當引腳上出現(xiàn)低電平時，硬件會立即將事件管理器的輸出置為高阻態(tài)，如果該低電平信號持續(xù)時間 ? 4個 CPU 時鐘周期，則即使沒有設置專門的保護子程序， DSP也會一直保持事件管理器輸出引腳的高阻態(tài)，從而實現(xiàn)保護。兩個比較器輸出信號經(jīng)過或門后連接到 DSP 的事件管理器的驅(qū)動保護引腳 PDPINT。本文的硬件保護電路如圖 37所示。 數(shù)字控制的信號電源中，為了防止信號電源由于故障或者其它不可預料原因?qū)е螺敵鲞^壓而造成負載損壞，需要設置過壓保護系統(tǒng)。因為 DSP板輸出的高電平是 5V，如果把 vDD 與vcc 直接連在一起，因為 5V小于 15V 的一半，這時候就不能準確地輸出高電平，所以通過兩個電阻對 vcc 分壓后連接到 vDD ，這樣只要高電平是高于 3V， IR2113 就認為輸入高電平，從而輸出高電平。在圖 36 中： I R 2 1 1 3D 3 3 8C 1 2 3C 1 0 4G N D _ AGND_AC 1 2 1+ 1 5 VC 1 2 2P W M 1P W M 2G N D _ DNPGNPSdow nG downSDDV CCVH I NS DL I NC O MH OL OSSV bsV 圖 36 IR2113 的外圍電路 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 22 （ 1） PWM PWM GND_D 是數(shù)字控制平臺傳送過來的驅(qū)動信號，也是 IR2113的輸入信號，其輸出信號 Gup、 Sup、 Gdown、 Sdown 分別為橋式電路單橋臂上的上管的門極、源極、下管的門極、源極； （ 2） VDD為信號電源，這里取 VCC/2。 IR2113 的工作原理是：因為橋臂的下管可以直接驅(qū)動，所以當下管導通時， vcc對 vb 上的電容 C122 進行充電直到等于 vcc 時二極管 D338 關(guān)斷，這樣當上管的驅(qū)動輸入為高電平時時， vb 與 HO 連通，由 vb 和 Vs 的電位差來驅(qū)動上管；當下一個時刻下管開通時，通過 D338 繼續(xù)通過二極管對 C122 進行充電，進入下一個開關(guān)周期。本系統(tǒng)使用的電壓傳感器是雨花聯(lián)港 VSM025A 霍爾式電壓傳感器，得到的信號是交流信號，而輸入到 AD口的信號必須是 直流信號，所以采樣調(diào)理電路必須將電壓傳感器輸出的電壓信號變成 DSP 的 AD 轉(zhuǎn)換器可以接受的信號，采樣調(diào)理電路如圖 35所示。和地之間接入下拉電阻，可確保有效。 在靠近 vcc 端接個 uF 的旁路電容可進一步改善電路抗負向瞬變的能力。工作中復位則要求復位的低電平至少保持 6個時鐘周期，以使芯片的初始化能夠正確的完成。以便避開振蕩器起振時的非線性特性對整個系統(tǒng)的影響。 在設計復位電路時，一般應從兩種復位的需要去考慮，一個是上電復位 ； 另一黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 20 個是工作中的復位。 TMS320LF2407 提供了兩個時鐘引腳 XTALl/CLKIN 和 XTAL2。 (5)采用有源還是無源晶振。 (4)驅(qū)動能力。 (3)時鐘的沿特性。 (2)信號電平。 在進行時鐘電路設計時，需要考慮以下問題 : (1)頻率。 DSP 的管 腳電平其高低電平門限值與普通的 5V 的 TTL 門限值是一致的，這樣 DSP的輸出可以直接驅(qū)動 5V器件的輸入，但 5V器件輸出經(jīng)過 ASM1117 器件后才能連到 DSP 的輸入。 黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 19 過 壓 保 護過 流 保 護邏 輯 電 路T M S 3 2 0 L F 2 4 0 7電 流 采 樣 電 路電 壓 采 樣 電 路A / DP D P I N TS P W MS C I通 訊 口R S 2 3 2接 口驅(qū) 動 電路逆 變 橋圖 33 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 TMS32OLF2407 的管腳電平是 V，但常用的器件是 5V，例如 AD、 D/A 與計算機的接口等?？刂齐娐芬?TEXAS INSTUMENTS(TI)公司推出的 TMS32OLF2407 為主控芯片。整流橋 B1完成不控整流 ； 濾波電容 C1 為 560 uF/400V 電解電容 ； 2C 為 2 u F/1200V的高頻無極性電容 ； IPM 中的四個功率管 Q1~Q4組成全橋逆變 ； Tl 為變壓器 ； 對于交流正弦波逆變輸出的 LC濾波電路，本系統(tǒng)選用 2個 、4C 并聯(lián) ； 1L 為 10mH 的濾波電感 ； 電容 4C 兩端并聯(lián)一個電壓霍爾 HU，以檢測輸 出電壓，作電壓閉環(huán)反饋控制用 。 電容濾波平滑負載電壓，電感濾波平滑負載電流 I。 UiS1S2 S3S4Cf ZLfTUcUAB保 護 電 路S 1 、 S 2 、 S 3 、S 4 驅(qū) 動 電 路D S P采 樣 電 路Lfi ou 圖 32 主電路結(jié)構(gòu)圖 變壓器兩 邊的電壓高頻脈沖一般都要進行平滑濾波，才能輸出標準正弦電壓以供給負載。功率管通斷時，因為回路分布電感和變壓器漏感的作用，在它兩端會產(chǎn)生電壓尖峰，這個電壓尖峰疊加原來的母線電壓會超過管子的安全工作區(qū)。 全橋式主電路設計 主電路結(jié)構(gòu)圖如圖 32所示，系統(tǒng)采用單相不控整流橋，無源濾波，用電解電容 1C 對整流輸出的高電壓進行平滑濾波，減小直流電壓中的交流成分。全橋式逆變電路的電壓利用率高，比半橋式電路大一倍，但所用功率器件為四個，增加了系統(tǒng)復雜性。 逆變電源主電路設計 主電路結(jié)構(gòu)選擇 實現(xiàn)從直流到交流的逆變主電路結(jié)構(gòu)形式主要有半橋式和全橋式兩種，這兩種結(jié)構(gòu)形式在單相逆變電路中都有廣泛應用?？刂齐娐肥悄孀冸娫聪到y(tǒng)的神經(jīng)中樞，輸出電壓精度的高低、波形失真度的大小以及工作的可靠性等都與控制電路 密切相關(guān)。 整流濾波電路將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，本系統(tǒng)的整流電路采用單相不控整流形式，濾波器采用電感、電容組成低通無源 LC 濾波器。 IPM 在驅(qū)動信號作用下將整流濾波后的直流電變成一定電壓、一定頻率的交流電，經(jīng)隔離濾波后供給負載 。并接收 DSP 控制板通過串行通信送過黃石理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 來的當前時刻的輸出電壓、頻率值，最后將這些工作狀態(tài)數(shù)據(jù)在液晶顯示模塊 (LCD)中顯示出來。該部分由單片機 (SPCE061A)、 鍵盤、串行通信以及液晶顯示模塊構(gòu)成。該部分實現(xiàn)輸出電壓采樣、變頻信號給定、重復控制、 SPWM 信號輸出以及和單 片機的通訊等功能。 (3) DSP 控制板。整個功率電路由前級 (BOOST 功率因素校正電路 +BUCKDCDC 電路 )和后級 (全橋逆變電路 )組成，本文主要的研究對象是后級逆變部分，主要對這一部分加以說明。給出了 SPWM 控制脈沖的實現(xiàn)方法。由于設置了濾波器 S(z)，超前環(huán)節(jié) kz 要補償濾波器和控制對象 P(z)總的相位滯后。補償器 C(z)的相頻特性最好是 對象 P(z)的相頻特性的逆特性 。對于幅值補償，只要適當減小 C(z)的增益，就可以抵消誤差。在獲知了上一周期的誤差信息后，到了下一周期該如何給出合適的控制量，這就是補償器 C(z)要解決的任務。在引入周期延時環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)的快速性受到影響，有較大的控制滯后， 因此在使用重復控制器時多采用嵌入式結(jié)構(gòu)， 保留指令信號的快速通路 。 r +_ e ++d+yu r NzzQ ?)(Nz ? )(zC )(zP+圖 23 重復控制系統(tǒng)示意圖 周期延時環(huán)節(jié) Nz? 位于重復控制系統(tǒng)的前向通道上，使控制信號延遲一個周期，即本周期檢測到的誤差信息在下一周期才開始影響控制量。在周期延遲環(huán)節(jié)和補償器的作用下，根據(jù)內(nèi)模積分的結(jié)果，重復控制器將在