【正文】 上增計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)寄存器 T3PR值時，開始遞減計(jì)數(shù)，直至計(jì)數(shù)器的值為零時 (進(jìn)入中斷服務(wù)程序 )又重新向上增計(jì)數(shù)，如此循環(huán)往復(fù)。TMS320LF2407A的定時器有如下功能 ： 作為常規(guī)的定時 /計(jì)數(shù)器使用；用于在 TXPWM引腳上輸出頻率和脈寬可調(diào)的 PWM波；與捕捉模塊結(jié)合測量 CAPx引腳上的脈寬；定時器 3與比較模塊配合產(chǎn)生死區(qū)可調(diào)的 6個 PWM控制信號 ： 啟動 AD轉(zhuǎn)換。針對本系統(tǒng)，就 EV中幾個重要組成部分進(jìn)行說明。如表 ，為事件管理模塊 EVA/EVB及其信號名稱。 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。通過應(yīng)用 DSP我們可以方便的實(shí)現(xiàn)頻率很高的 SPWM控制信號，從而減小濾 波器的尺寸。但是當(dāng)該逆變器帶非線性負(fù)載時，電壓將發(fā)生畸變，諧波增加，嚴(yán)重影響負(fù)載的正常工作。 DSP 實(shí)現(xiàn) SPWM波 DSP 的事件（ EV）管理器模塊介紹 傳統(tǒng)的產(chǎn)生 SPWM波形的方法能夠用于逆變器中實(shí)現(xiàn)幅度和頻率可調(diào)的正弦波電壓。因此，單極性調(diào)制 SPWM波能更好的消除諧波。 圖 單極性 SPWM控制方式波形 圖 SPWM控制方式波形 單極性和雙極性調(diào)制比較 單極性調(diào)制 SPWM與雙極性調(diào)制 SPWM相比，載波為全三角波的單極性調(diào)制 SPWM14 波形的優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)頻率是載波頻率的兩倍似極性則相等，即有倍頻的作用，易于濾波，并且每次開關(guān)管開通或關(guān)斷時，電壓跳動幅度減小為雙極性調(diào)制 SPWM的一半。同理，當(dāng)正弦調(diào)制波信號瞬時值小于三角載波信號瞬時值時，比較器13 的輸出極性為負(fù) ， 、 導(dǎo)通有效，而 、 關(guān)斷有效，即 、 導(dǎo)通或 、 續(xù)流導(dǎo)通；同時， ( )、 ( )關(guān)斷，此時，逆變器輸出為負(fù)極性的 SPWM 電壓脈沖。當(dāng)采用基于三角載波調(diào)制的雙極性 SPWM 控制時，只需要采用正、負(fù)對稱的雙極性三角載波即可。 雙極性 SPWM 控制方式 所謂雙極性 SPWM 控制是指逆變器的輸出脈沖具有雙極性的特征。單極性SPWM 控制方式波形如圖 。因此，必須采用使三角載波極性與正弦調(diào)制波極性相同的所謂單極性三角載波調(diào)制。 單極性 SPWM 控制方式 所謂單極性 SPWM 控制是指逆變器的輸出脈沖具有單極性特征。這樣， Uo 總可以得到 Ud 和零兩種電平。在負(fù)載電流為正的區(qū)間， 和 導(dǎo)通時，負(fù)載電壓 Uo 等于直流電壓 Ud； 關(guān)斷時，負(fù)載電流通過 和 續(xù)流， Uo=0。具體的控制規(guī)律如下：在輸出電壓 Uo 的正半周，讓 保持通態(tài)， 保持?jǐn)鄳B(tài)， 和 交替通斷。 圖 是采用 IGBT 作為開關(guān)器件的單相橋式電壓型逆變電路。 綜上所述，本系統(tǒng)采用不對稱規(guī)則采樣法來生成 SPWM。當(dāng)然由于采樣次數(shù)增大了一倍，使得數(shù)據(jù)處理量也大為增加，特別是當(dāng)載波頻率較高時，需要微處理器的運(yùn)算速度非常的快。 以上是單相 SPWM 波生成的數(shù)學(xué)模型，生成三相 SPWM 波，就必須使用三條 正弦波和同一條三角波求交點(diǎn)。 由三角波頻率 f1與正弦波頻率 f之比為載波比 N，則有 ：fTffN t11 ?? （式 ） 11 將 (式 ）代入 (式 ）得 NkkTfftt t ???? ??? 222 11 ? ?22,4,2,0 ?? Nk ? NkkTfftt t ???? ??? 222 22 ? ?12,5,3,1 ?? Nk ? (式 ） 將 (式 211）代入 (式 28）得 ?????? ?? NkMTt ton ?s in12 ? ?22,4,2,0 ?? Nk ? ?????? ??? NkMTt ton ?s in12 ? ?12,5,3,1 ?? Nk ? (式 ） 由于載波頻率 tf 是恒定的，通過改變 N的值就可以改變輸出 SPWM波的頻率。 圖 不對稱規(guī)則采樣法 由圖 28得： ? ?1s in12 tMTt sof f ??? ? ?1s in12 tMTt son ??? ? ?2s in12 tMTt son ???? ? ?2s in12 tMTstof f ???? (式 ） 脈沖寬度為： ?????? ?????? )s i n(s i n212 21 ttMTttt tononpw ?? (式 ） 其中， 2/ts TT ? （ sT 是采樣周期， tT 是三角波周期） 如圖 ，有 ,...)6,4,2,0(,21 ?? kkTt t ,...)7,5,3,1(,22 ?? kkTt t (式 ） 即 k=0， 1， 2， 3， ?。 由于 ， ， M均為已知量，因此，規(guī)則采樣法 SPWM 脈寬 的計(jì)算較為簡便，適合基于微處理器的數(shù)字 SPWM 控制。另外，由于 A， B兩點(diǎn)對于三角載波周期中心線對稱，因而使 SPWM 脈沖信號發(fā)生得以簡化。 圖 SPWM脈沖信號規(guī)則采樣法生成原理 值得注意的是，每個載波周期中，原正弦調(diào)制波與三角載波周期中心線的交點(diǎn)就是階梯波水平線段的中點(diǎn)。 (2)對稱規(guī)則采樣法。 pt 為脈沖寬度 ， ? ??????? ?????? 211 s i ns i n212 ttMTttt ononp ?? (式 ） (式 )中 ， 和 不但與載波比 tTTN /? (T為正弦波的周期 )有關(guān) ， 而且是幅度調(diào)制比 M的函數(shù)，求解 、 與 M的關(guān)系比較復(fù)雜。 圖 自然采樣法 圖 ， tT 為三角波的周期， rU 為三角波的幅值，正弦波為 tUc ?sin ， sT稱為采樣周期， 2/ts TT ? ， 1t 及 2t 為正弦波與三角波兩個相鄰交點(diǎn)的時刻。下面對這幾種方法律簡要的分析： (1)自然采樣法。 SPWM 采樣方法對比分析 近年來，正弦脈寬調(diào)制 (SPWM)技術(shù)以其優(yōu)良的傳輸特性成為電力電子裝置中調(diào)制技術(shù)的基本方式。圖示的電路和波形只是逆變過程基本原理的示意描述，實(shí)際上要構(gòu)成一臺實(shí)用型逆變器，還需要增加許多重要功能電路和輔助電路。當(dāng)開關(guān) S ， S 接通后 ， 電流流過 S ， R 和 S 時，負(fù)載上的電壓極性是左正右負(fù)；當(dāng)開關(guān) S ， S 斷開， S ， S 接通后，電流流過 S ， R 和 S ，負(fù)載上的電壓極性反向。單相橋式逆變原理見圖 (a)。 圖 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 PWM 波形的基本原理 逆變器的種類很多，各自的具體工作原理、工作過程不盡相同，但是最基本的逆變過程是相同的。例如圖 a， b所示的三個窄 脈沖形狀不同，但它們的面積（即沖量）都等于 1，那么，當(dāng)它們分別加在具有慣性的同一個環(huán)節(jié)時，其輸出響應(yīng)基本相同。這里所說的效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。 (a) 沖量脈沖產(chǎn)生電路圖 (b) u/i圖 圖 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形 (2)面積等效原理 在采樣控制理論中有一個重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。 SPWM控制基礎(chǔ) 在分析 SPWM之前，必須要了解 PWM(Pulse Width Modulation， PWM)及其相關(guān)知識，這是通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制來等效地獲得所需波形包含形狀和幅值的。當(dāng)負(fù)載為純阻性負(fù)載即逆變器的輸出電流、電壓相位角為零時，在電壓正半周功率管 、 導(dǎo)通，而在電壓負(fù)半周功率管 、 導(dǎo)通，即逆變器中的續(xù)流二極管不工作；而當(dāng)負(fù)載電流、電壓相位角不為零時，在電流正半周功率管由兩種導(dǎo)通組合，即電壓正半周時 、 導(dǎo)通或電壓負(fù)半周時 、 導(dǎo)通，在電流負(fù)半周功率管也相應(yīng)由兩種導(dǎo)通組合，即電壓負(fù)半周時 、 導(dǎo)通或電壓正半周時 、 導(dǎo)通，顯然當(dāng)負(fù)載電流、電壓相位角不為零時續(xù)流二極管工作，以緩沖負(fù)載與逆變器直流側(cè)電容間的無功能量交換。圖中 ， ， ， 相繼導(dǎo)通的區(qū)間，分別對應(yīng)與圖中的 和 ， 和 ， 和 ， 和 相繼導(dǎo)通的區(qū)間。把橋臂 1和 4作為一對，橋臂 2和 3作為另一對，成對的兩個橋臂同時導(dǎo)通，兩對交替各導(dǎo)通 8 ，即 4導(dǎo)通時關(guān)斷 3； 3導(dǎo)通時，關(guān)斷 4。 下面介紹電壓型全橋逆變電路：電路原理圖見圖 。 SPWM 控制技術(shù)及其原理 逆變系統(tǒng)的原理 本文所研究的電源是為了在輸出得到穩(wěn)壓 恒頻的交流電壓信號，故采用電壓型逆變電路。電力電子開關(guān)器件的通斷，需要一定的驅(qū)動脈沖，這些脈沖可以通過改變一個電壓信號來調(diào)節(jié)，產(chǎn)生和調(diào)節(jié)脈沖的電路通常稱為控制電路 (或控制回路 )。 4 第 2 章 逆變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及控制策略 逆變的直接功能是將直流電變換成交流電。 數(shù)字控制變換器在實(shí)際使用中還存在許多待解決的問題，例如：變換器開關(guān)動作對采樣的嚴(yán)重干擾；檢測的量化誤差導(dǎo)致控制精度顯著下降；開關(guān)功率變換器數(shù)字化的數(shù)學(xué)模型研究不夠深入等。 (2)數(shù)字化控制技術(shù) 逆變電源的數(shù)字化并不是簡單地指在系統(tǒng)中應(yīng)用了數(shù)字器件，如單片機(jī)及FPGA（ 現(xiàn)場可編程門陣列 ） 等，而是指整個系統(tǒng)的控制都由數(shù)字器件 (主要指微處理器 )的計(jì)算算法和控制算法實(shí)現(xiàn)，極大地簡化了硬件電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和控制精度，這是現(xiàn)代逆變技術(shù)發(fā)展的趨勢。 軟開關(guān)逆變技術(shù)研究的重要目的之一是實(shí)現(xiàn) PWM軟開關(guān)技術(shù)，也就是將軟開關(guān)技術(shù)引進(jìn)到 PWM逆變器中，使它既能保持原來的優(yōu)點(diǎn)，又能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)工作。它的研究對于逆變器性能的提高和 進(jìn)一步推廣應(yīng)用，以及對電力電子學(xué)技術(shù)的發(fā)展，都有十分重要的意義，是當(dāng)前逆變器的發(fā)展方向之一。而且由于采用了數(shù)字電路實(shí)現(xiàn) PWM控制，使得逆變器的控制電路簡化，穩(wěn)定性提高，逆變器的數(shù)字化控制已成為逆變器發(fā)展的主流。 隨著大功率高頻全控開關(guān)器件大量出現(xiàn)，逆變器的 PWM控制技術(shù)受到了人們的高度重視并且得到了飛速的發(fā)展。用開關(guān)量取代模擬量，并通過對逆變器開關(guān)管的通斷控制，把直流電變成交流電。 逆變器的發(fā)展趨勢 影響逆變技術(shù)未來發(fā)展的主要因素是 ： (1)PWM軟開關(guān)技術(shù) 逆變器的脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)早在晶閘管時代就已經(jīng)出現(xiàn)了，正弦脈寬調(diào)制(SPWM)在全控型器件出現(xiàn)以后得到了迅速的發(fā)展，這種技術(shù)是用一種參考波 (通常是正弦波，有時也用階梯波或方波等 )為“調(diào)制波”，而以 N倍于調(diào)制波頻率的正三角波或鋸齒波為“載波 ” 。采用 DSP控制的逆變電源系統(tǒng)主要有以下的優(yōu)點(diǎn)： (1)系統(tǒng)可以采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使得逆變器的智能化程度更高，性能更加完善； (2)控制靈活、系統(tǒng)升級方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必對硬件電路做改動，這給逆變器系統(tǒng)的開發(fā)帶來了很大的方便，即系統(tǒng)升級更新?lián)Q代所需的周期短，成本低，而且維護(hù)起來也很方便； (3)減少控制元件數(shù)量，提高系統(tǒng)抗干擾能力； (4)控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化； (5)系統(tǒng)維護(hù)方便。 對于逆變電源以上的要求， DSP的出現(xiàn)加快了該趨勢的發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和各行各業(yè)對電氣設(shè)備控制性能要求的提高，逆變技術(shù)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用2 也越來越廣泛，對電源性能的要求越來越高。可對于逆變電源大量非線性電子負(fù)載動態(tài)變化產(chǎn)生的諧波，進(jìn)行動態(tài)的補(bǔ)償從而使得輸出諧波達(dá)到可接受的水平。隨著高性能的 DSP控制器的出現(xiàn)，逆變電源的全數(shù)字控制成為現(xiàn)實(shí)。但是由于微處理器的速度問題，逆變電源的控制仍然采用模擬電路進(jìn)行。顯然這些要求的實(shí)現(xiàn)都離不開數(shù)字化控制技術(shù)。然而，今天的逆變電源除這些要求外，還必須環(huán)保無污染，即綠色環(huán)保逆變電源。 關(guān)鍵詞 ： 逆變電源， SPWM， TMS320LF2407A， IPM II Design on Digital Inverter’s Control System Based on DSP Abstract Inverter is a power electronic technology is used for energy conversion device, which obtained from AC or DC input voltage constant frequency AC output. Inverter technology is a prehensive contention industry technology, it stretches electricity, electronics, microprocessors and other multidisciplinary field of automatic control. Po