基于DSP的高速變頻控制系統(tǒng)高頻SPWM控制器設(shè)計
梁中華，杜繼光，楊霞
(沈陽工業(yè)人學，遼寧沈陽110870)
摘要：文章采用TMs210F2812型號DsP控制高速變換器功率開關(guān)器件，采用對稱規(guī)則采樣算法和分段脈寬調(diào)制技術(shù)生成高頻sPwM波形，并給出主要的程序流程和實現(xiàn)方法。最后，經(jīng)實驗觀測波形結(jié)果正確無誤，驗證了設(shè)計方案可行。
關(guān)鍵詞：TMs2lOF2812；高頻控制；對稱規(guī)則采樣算法
0引言
數(shù)字信號處理器（DsP）的高速運算能力使很多復(fù)雜的控制算法和功能得以實現(xiàn)，同時將實時處理能力和控制器的外設(shè)功能集于一身，在控制領(lǐng)域內(nèi)也得到很好的應(yīng)用，給交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)注入了新的活力，使變頻調(diào)速系統(tǒng)真正達到了體積小、重量輕、成本低、效率高、無公害的要求。高速電機控制系統(tǒng)采用DsP控制芯片能產(chǎn)生抗干擾能力強，可靠性高，靈活性強的高頻脈寬調(diào)制信號。
在DsP中，TMs320F2812型號是專門為電機控制設(shè)計的控制芯片，它功能強大，運算速度快，最適合于sPwM控制，由它來控制逆變器的6個開關(guān)器件，實現(xiàn)sPwM變頻調(diào)速，文中利用TI公司TMs320F2812數(shù)字信號處理器設(shè)計高頻sPwM調(diào)速器。
1 sPwM對稱規(guī)則采樣算法
sPwM的采樣算法主要有：自然采樣，對稱規(guī)則采樣，不對稱規(guī)則采樣。自然采樣法是將基準正弦波與一個三角載波相比較，由兩者的交點決定出逆變器開關(guān)模式的方法，而正弦波與三角波兩個相鄰交點的時刻，不但是載波比的函數(shù)，而且是幅度調(diào)制比的函數(shù)，而求解其與幅度調(diào)制比的關(guān)系要花費很多時間。對稱規(guī)則采樣法是只在三角波的頂點位置或底點位置對正弦波采樣而形成階梯波，此階梯波與三角波的交點所確定的脈寬在一個采樣周期內(nèi)的位置是對稱的。在對稱規(guī)則采樣中，實際的正弦波與三角載波的交點所確定的脈寬要比生成的PwM脈寬大，即變頻器的輸出電壓比正弦波與i角波直接比較生成PwM時輸出的電壓要低。不對稱規(guī)則采樣法是在三角波的一個周期內(nèi)，利用三角波的兩個峰值點對應(yīng)的正弦函數(shù)值，求取的脈沖對=角波的峰值點不對稱。高頻率信號輸出時，要求控制器處理速度及時，不對稱規(guī)則采樣和自然采樣算法的編程較為復(fù)雜，不利于高頻率信號調(diào)制，因此本文選擇對稱規(guī)則采樣算法。
圖l為對稱規(guī)則采樣sPwM波生成原理圖，圖中Us是三角載波峰值，Tc是三角載波周期，t1為采樣時刻，由圖可推導(dǎo)其數(shù)學模型：
根據(jù)三角形相似關(guān)系，則有：
將式(2)代入式(1)可得：
因此，生成的SPWM波的脈寬為
將三角波頻率fc與正弦波頻率fr之比即載波比Ⅳ變換得
式中，K為采樣序號。則
將式(7)代入式(4)可得：
三相正弦電壓彼此相位差相差120 o，要生成三相SPWM就是使用3個彼此相位差為120 o正弦波與同一個三角載波相比較求其交點。由單相SPWM |
