基于DSP正弦波調制的三電平變換器
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（d）AB線電壓波形
圖2 SPWM原理圖
3 基于DSP的三電平SPWM的實現(xiàn)
TI公司的TMS320LF2407ADSP是面向電力電子控制領域的，它具有兩個事件管理器模塊EVA和EVB，能夠實現(xiàn)PWM對稱和非對稱波形；外部引腳PDPINTx快速封鎖PWM通道；可編程的死區(qū)控制；3個捕獲單元；片內(nèi)光電編碼器接口電路；16通道的A/D轉換。另外，它還有串行通信接口(SCI)，16位的串行外設接口模塊(SPI)和控制器局域網(wǎng)絡(CAN)2.0B模塊。LF2407A可以很好地實現(xiàn)電力電子領域的控制。DSP實現(xiàn)SPWM控制三電平變換器的控制框圖見圖3。對稱的規(guī)則采樣PWM法比較簡單，適合于數(shù)字控制的實現(xiàn)，它的原理是在三角載波的峰點（谷點）的時刻采樣正弦波調制信號而形成的波形，采樣周期Ts為三角載波的周期。用DSP實現(xiàn)SPWM控制的過程中，主要是計算各個載波周期內(nèi)的開關時間。圖4是計算載波周期內(nèi)開關時間的中斷程序流程圖。中斷程序主要就是計算第N個載波周期內(nèi)的開關的時間，其中v0為正弦波的幅值。表1是DSP的信號與開關管對應表。表2是各個扇區(qū)內(nèi)CMPRx的值表。
表1 DSP信號和主功率管的對應關系
| PWM1 | PWM2 | PWM3 | PWM4 | PWM5 | PWM6 |
|---|---|---|---|---|---|
| Sa3 | Sa1 | Sa4 | Sa2 | Sb3 | Sb1 |
| PWM7 | PWM8 | PWM9 | PWM10 | PWM11 | PWM12 |
| Sb4 | Sb2 | Sc3 | Sc1 | Sc4 | Sc2 |
表2 CMPRx在各個區(qū)內(nèi)的值
| CMPR1 | CMPR2 | CMPR3 | CMPR4 | CMPR5 | CMPR6 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Z1 | v0sinθ | T | v0sin(π/3－θ) | T | 0 | T－v0sin(θ＋π/3) |
| Z2 | v0sin(θ＋π/3) | T | 0 | T－v0sinθ | 0 | T－v0sin(π/3－θ) |
| Z3 | v0sin(π/3－θ) | T | 0 | T－v0sin(θ＋π/3) | v0sinθ | T |
| Z4 | 0 | T－v0sinθ | 0 | T－v0sin(π/3－θ) | v0sin(θ＋π/3) | T |
| Z5 | 0 | T－v0sin(θ＋π/3) | v0sinθ | T | v0sin(π/3－θ) | T |
| Z6 | 0 | T－v0sin(π/3－θ) | v0sin(θ＋π/3) | T | 0 | T－v0sinθ |
圖3 DSP控制的三電平變換器框圖
圖4 中斷程序流程圖
4三電平SPWM的仿真研究
為了研究載波調制的諧波消除效果，采用電力電子專用仿真軟件PSIM對圖1所示的三電平變換器進行了仿真研究。仿真參數(shù)設置載波的頻率fc=10kHz，調制正弦波的頻率fm=50Hz，幅度調制比為ma=0.9。相電壓、線電壓的仿真波形如圖5（a）所示。從仿真結果不難看出三電平的諧波主要集中在載波頻率的倍數(shù)的位置，如圖5（b）所示，而低次諧波很小。
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