- 基于數(shù)字信號(hào)處理器TMS320LF2407實(shí)現(xiàn)SPWM變頻電源數(shù)字控制設(shè)計(jì)

當(dāng)頻率不發(fā)生改變時(shí)，DSP按原來(lái)的輸出序列（N=1，2，…NE）循環(huán)輸出脈沖，設(shè)在第N個(gè)周期時(shí)，頻率發(fā)生改變，則DSP應(yīng)按新的脈沖序列（N′=l，2，…NE′）輸出脈沖。

圖2中，在N=25時(shí)刻頻率從500Hz變化到250Hz，由于N=25對(duì)應(yīng)輸出頻率500Hz為零點(diǎn)處，對(duì)應(yīng)于輸出頻率250Hz為正峰值處，所以如果不改變輸出脈沖序列，則會(huì)導(dǎo)致輸出電壓相位和電壓值都出現(xiàn)跳變，如圖2（a）所示;圖2（b）中按一定的規(guī)律改變輸出脈沖序列，輸出電壓相位和電壓值就不會(huì)出現(xiàn)跳變。為了保證在頻率切換過(guò)程中電壓的相位變化最小，輸出電壓值不發(fā)生較大的跳變，應(yīng)按下式來(lái)確定新的脈沖序列中起始的脈沖序號(hào)N′，即令：

具體流程如圖3所示。

2.2 雙閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)

圖4為電壓、電流雙閉環(huán)數(shù)寧控制流程圖。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到一些具體情況，還需對(duì)電壓調(diào)節(jié)器的數(shù)字PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)器的數(shù)字P調(diào)節(jié)加以一定的限制，針對(duì)不同的情況采取最佳控制方法。故在圖4中（1）、（1’）、（2）、（3）、（3’）處采用了一些改進(jìn)算法及策略，下面分別加以簡(jiǎn)單介紹。

在圖4中（1）和（1’）處設(shè)置了死區(qū)，岡為在輸出變化較小時(shí)，通過(guò)計(jì)算得到的PWM控制寄存器的值可能也會(huì)有小幅度的振動(dòng)，這樣會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定。若設(shè)置適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)范圍，則可以消除由此引起的振蕩，又不會(huì)太大影響輸出精度。根據(jù)實(shí)際情況分別設(shè)定最小輸入偏差量e1（e1’），即當(dāng)|ev（k）|e0，取消積分作用，用P控制，當(dāng)|ev（k）|≤e0，引入積分作用，這樣既保持了積分作用，又減小超調(diào)量。使系統(tǒng)的控制性能有很大改善。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述基本編程思路，編制了一個(gè)凋制比N可任意改變的通用SPWM產(chǎn)生軟件，只要通過(guò)按鍵輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)負(fù)載的需要產(chǎn)生任意輸出頻率和電壓幅值的SPWM波。研制了一臺(tái)容量為5000VA的變頻器樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輸出電壓波形光滑，波形失真度低，輸出電壓的THD≤2％。圖5中，通過(guò)實(shí)時(shí)改變給定頻率以調(diào)節(jié)輸出電壓頻率，頻率由低逐漸增高，圖6中，通過(guò)實(shí)時(shí)改變給定電壓幅值以調(diào)節(jié)輸出電壓，電壓由低逐漸增高。從頻率、電壓的動(dòng)態(tài)過(guò)程可以看出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)變頻和變壓。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以DSP作為主控芯片，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了SPWM變頻電源數(shù)字化控制，該方式控制靈活、調(diào)試方便、可靠性高。在使用雙閉環(huán)控制策略的變頻電源中，應(yīng)用適合于DSP特點(diǎn)的一些算法，編程產(chǎn)生了可以變頻變壓的SPWM波信號(hào)，設(shè)計(jì)的方法是可行的。數(shù)字化使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可編程性，這樣系統(tǒng)更易于更新和升級(jí)，并獲得了比較好的實(shí)驗(yàn)效果。

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