基于DSP技术的宽频逆变实验系统的实现及算法的研究.doc
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1、基于DSP技术的宽频逆变实验系统的实现及算法的研究引言逆变技术作为现代电子电力核心技术,集现代电子、信息和智能技术于一体。大部分的用电设备工作在工频,但在一些特殊场合,断路器、熔断器、热继电器、磁力启动器等保护性开关在线检测以及蓄电池、燃料电池内阻的在线测试等等,就需要一种能在一个较宽的频率范围变化的电能形式。本文介绍了一种在TMS320F2812 上实现的输出波形能在一个较宽的频率范围调节的逆变算法。2 逆变技术研究逆变控制技术经历了一个不断创新和完善的发展过程,逆变控制技术有许多种,如等脉宽PWM 调制、正弦波PWM(SPWM)调制以及空间矢量PWM(SVPWM)调制。SPWM法的基本思想
2、是使输出脉冲宽度按照正弦规律变化,因此能有效的抑制输出电压中的低次谐波分量,得到近乎正弦的交流电压。SPWM 波形的产生有以下几种方法:自然采样法、规则采样法以及直接面积等效法等。其中直接面积等效法兼顾计算精度和速度,特别是随着具有强大运算能力的DSP 的出现,这种方法将被广泛应用。图 1 直接面积等效法算法原理图3 宽频逆变算法的研究与实现3.1 SPWM 产生的设计思想利用 TMS320F2812 生成SPWM 波的基本设计思想是利用事件管理器中的3 个全比较单元、通用定时器、死区发生单元以及输出逻辑来生成单相4 路SPWM 波,经用4 个复用的I/O 引脚输出。TMS320F2812 的
3、定时器有4 种工作方式,用如图2(a)所示的连续增减记数方式工作的时候,将会产生对称的PWM 波形输出。在这种记数方式下,计数器的值开始连续递增,当达到周期寄存器值时开始连续递减直到计数器值为0,计数器值为0 后又重新连续递增,如此循环反复。在递增和递减的过程中,当计数器的值和比较寄存器的值相等时,即产生比较匹配时,输出方波会发生电平翻转。通过不断改变比较寄存器中的值的大小,就会产生宽度不断改变的方波序列,当方波序列宽度按照正弦规律变化就产生了与图2(b)所示SPWM 波形。图2 数字SPWM 波形产生原理图3.2 宽频调制算法研究与实现特定频率输出的逆变算法其输出波形在特定频率附近小范围变化
4、,便于滤波电路的设计。逆变器滤波电路一经设计便不能更改,其只对某一小段频率的波形有良好的滤波效果。DSP 的寄存器中方便计算。以制作一张1024 个点的余弦表,输出波形频率f 在50Hz3KHz变化为例。逆变算法开关频率为1024 倍的输出波形频率,即开关频率fc 在50KHz3MKHz变化。由于每一个开关周期即1/fc 的时间内都要进行一次逆变算法,对于主频为150MHzTMS320F2812 而言要求算法须在150/3=50 个指令周期内完成,同时低通滤波器设计时要求基波频率3KHz,谐波频率50KHz。进行较为复杂的运算50 个周期远远不够,如果增加指令周期数比如提高到500 个周期,低
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