簡析:基於DSP技術的三相逆變電源設計
發布時間:2016-01-05 責任編輯:echolady
【導讀】DSP技術改善了現實生活中有關於開關電源的設計和研發,在研發過程中提供了便利。本文要分享的是基於DSP技術的三相逆變電源的設計方案,首先來簡析一下三相逆變電源的SPWM調製原理。
在本方案所設計的這一基於DSP技術而研製的逆變器電路中,核心部分主要采用的是美國TI公司生產的TMS320LF2407A DSP芯片。在確定了DSP技ji術shu芯xin片pian的de核he心xin控kong製zhi理li念nian後hou,接jie下xia來lai我wo們men就jiu能neng夠gou根gen據ju數shu字zi控kong製zhi思si想xiang構gou建jian通tong用yong的de變bian換huan器qi係xi統tong平ping台tai。此ci變bian換huan器qi平ping台tai硬ying件jian上shang具ju有you通tong用yong性xing,不bu僅jin適shi用yong於yu500W的三相逆變電源,對於輸出性能有不同要求的逆變器,隻需對軟件進行修改即可滿足要求。本方案的設計指標為輸入電壓220V(AC),輸出電壓110V(AC),頻率50Hz,輸出功率500W,輸出電流4.5A,輸出總諧波因數(THD)2%。係統原理圖如下圖圖1所示。

圖1 基於DSP技術的三相逆變電源係統原理圖
係統構成
從圖1所給出的係統原理圖可知,整個基於DSP技術芯片所研發的三相逆變電源係統由輸入整流濾波、全橋逆變、輸出濾波、驅動隔離、數字控製器、輔助電源等部分構成。其中,基於DSP技術的數字控製器主要為功率電路中給開關管提供門極驅動數字信號。
在整個三相逆變電源係統中,特定的驅動信號是根據控製指令的比較綜合,通過某種調節規律及調節方式獲得的。在數字控製器DSPzhong,haibaokuoshixukongzhideng。erqudonggelibufenzhuyaoshigeigonglvzhudianludekaiguanguantigongqudongmonixinhao,jitongguodianweigelihegonglvfangda,zaishuzixinhaoyumonixinhaozhijianjiaqiyizuoqiaoliang。fuzhudianyuanzhuyaoshixiangkongzhi、驅動電路提供驅動電源和控製電源。輸入整流部分完成ACDC的轉換,逆變橋部分完成DC-AC的轉換。
SPWM調製原理
在了解了這一基於DSP技術所設計的三相逆變電源係統構成情況後,接下來我們再來看一下SPWM調tiao製zhi原yuan理li。在zai采cai樣yang控kong製zhi理li論lun中zhong有you一yi個ge重zhong要yao結jie論lun,相xiang信xin很hen多duo工gong程cheng師shi都dou非fei常chang清qing楚chu,那na就jiu是shi衝chong量liang相xiang等deng而er形xing狀zhuang不bu同tong的de窄zhai脈mai衝chong加jia在zai具ju有you慣guan性xing的de環huan節jie上shang,其qi基ji本ben效xiao果guo相xiang同tong。這zhe個ge結jie論lun是shiPWM控製的重要理論基礎。
在(zai)本(ben)方(fang)案(an)中(zhong),我(wo)們(men)所(suo)設(she)計(ji)的(de)這(zhe)一(yi)三(san)相(xiang)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan),其(qi)主(zhu)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)波(bo)的(de)基(ji)本(ben)方(fang)法(fa)也(ye)正(zheng)是(shi)基(ji)於(yu)上(shang)文(wen)中(zhong)所(suo)提(ti)及(ji)的(de)采(cai)樣(yang)控(kong)製(zhi)理(li)論(lun)而(er)設(she)計(ji)的(de)。我(wo)們(men)選(xuan)擇(ze)把(ba)一(yi)個(ge)正(zheng)弦(xian)波(bo)的(de)每(mei)半(ban)個(ge)周(zhou)期(qi)分(fen)成(cheng)等(deng)分(fen),然(ran)後(hou)把(ba)每(mei)等(deng)分(fen)的(de)正(zheng)弦(xian)曲(qu)線(xian)與(yu)橫(heng)軸(zhou)所(suo)包(bao)圍(wei)的(de)麵(mian)積(ji)用(yong)一(yi)個(ge)與(yu)此(ci)麵(mian)積(ji)相(xiang)等(deng)的(de)等(deng)高(gao)矩(ju)形(xing)脈(mai)衝(chong)來(lai)代(dai)替(ti),則(ze)各(ge)脈(mai)衝(chong)的(de)寬(kuan)度(du)將(jiang)按(an)正(zheng)弦(xian)規(gui)律(lv)變(bian)化(hua)。通(tong)常(chang)選(xuan)正(zheng)弦(xian)波(bo)為(wei)調(tiao)製(zhi)波(bo),以(yi)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)等(deng)腰(yao)三(san)角(jiao)形(xing)作(zuo)為(wei)載(zai)波(bo),由(you)之(zhi)相(xiang)交(jiao)構(gou)成(cheng)正(zheng)弦(xian)波(bo)脈(mai)衝(chong)調(tiao)製(zhi)(SPWM)。在這一三相逆變電源係統中,產生SPWM波的步驟如下:
首先,采用載波頻率為20kHz,即載波周期為50s。然後利用通用定時器T1的周期中斷T1PINT作為載波周期中斷,此時T1的計時器周期相當於載波周期。此時T1的計數模式應設為連續增減模式,而CPU的時鍾頻率則應當設定為40MHz,同時設置T1CON中的定標係數為4,即T1的輸出頻率為10MHz,計數周期為100ns。
在完成了T1技術模式和CPU時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)的(de)設(she)計(ji)後(hou),接(jie)下(xia)來(lai)我(wo)們(men)就(jiu)需(xu)要(yao)根(gen)據(ju)占(zhan)空(kong)比(bi)表(biao)達(da)式(shi)計(ji)算(suan)出(chu)每(mei)個(ge)矩(ju)形(xing)脈(mai)衝(chong)的(de)占(zhan)空(kong)比(bi),用(yong)占(zhan)空(kong)比(bi)乘(cheng)以(yi)周(zhou)期(qi)寄(ji)存(cun)器(qi)的(de)值(zhi),從(cong)而(er)計(ji)算(suan)出(chu)比(bi)較(jiao)寄(ji)存(cun)器(qi)的(de)值(zhi),並(bing)使(shi)脈(mai)衝(chong)個(ge)數(shu)指(zhi)針(zhen)加(jia)1。在(zai)完(wan)成(cheng)了(le)上(shang)述(shu)操(cao)作(zuo)後(hou),接(jie)下(xia)來(lai)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)從(cong)周(zhou)期(qi)中(zhong)斷(duan)子(zi)程(cheng)序(xu)中(zhong)將(jiang)計(ji)算(suan)所(suo)得(de)的(de)比(bi)較(jiao)寄(ji)存(cun)器(qi)的(de)值(zhi),送(song)到(dao)比(bi)較(jiao)寄(ji)存(cun)器(qi)中(zhong),並(bing)置(zhi)相(xiang)應(ying)的(de)標(biao)誌(zhi)位(wei)。主(zhu)程(cheng)序(xu)根(gen)據(ju)標(biao)誌(zhi)位(wei)來(lai)判(pan)斷(duan)是(shi)否(fou)已(yi)完(wan)成(cheng)一(yi)個(ge)周(zhou)期(qi)的(de)操(cao)作(zuo),如(ru)果(guo)標(biao)誌(zhi)位(wei)已(yi)置(zhi)1,則清標誌位,調計算占空比子程序,然後進入等待狀態;如果標誌位未置1,則直接進入等待狀態。
在這一基於DSP技ji術shu的de三san相xiang逆ni變bian電dian源yuan設she計ji過guo程cheng中zhong,為wei了le實shi現xian實shi時shi控kong製zhi,我wo們men特te別bie采cai用yong了le查zha表biao法fa來lai進jin行xing占zhan空kong比bi的de計ji算suan,即ji事shi先xian離li線xian計ji算suan出chu每mei個ge開kai關guan角jiao對dui應ying的de占zhan空kong比bi。這zhe一yi步bu驟zhou可ke由you高gao級ji語yu言yan(如C或C++等)來完成,其等分數可由一變量DIVIDE來控製,列成表格(400個點),然後將其存放在數據區,等候隨時調用進行比較寄存器值的計算。實驗中如要調整載波頻率,即保持T1PR得值不變,隻需相應地改變T1的定標係數就可以改變載波頻率,因此保證了算法的適應性。
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