SPWM波形優(yōu)化算法及其DSP實現

5.軟件設計

根據開關點預置SPWM控制思想，將一周期內的6個功率管開關信號按一定時間間隔采樣，并順序存貯到一定容量大小的存貯單元中，對應程序模塊為開關點信號的預置程序，首先建立4K個數據大小的開關數據緩沖區(qū)，根據獨立開關角的大小，將一周期內的6個功率管開關信號順序存貯于4096個存貯單元，DSP定時地從存貯開關信號的地址上讀取數據輸出，即可實現特定的開關信號輸出。而開關角可以在工作過程中動態(tài)改變，實現動態(tài)開關點預置。對于十三塊波50Hz的控制波形輸出，其獨立的開關角為六個，讀取開關信號時間周期為1/(50*4096)=4.88μs。在DSP中，波形存貯地址中的每個數據信號為32位，將其低六位依次存放A＋（A相上管）、A－（A相下管）、B＋、B－、C＋和C－開關信號，數據1代表開通狀態(tài)，數據0代表關斷狀態(tài)。

在開關點信號的預置程序中，將存貯地址偏移變量從0變化到4096，對于每個偏移變量，根據對稱性，變化至(0,90°)范圍，再與預置開關角比較，判斷該位置的開關狀態(tài)。為了簡化計算，提高實時工作能力，需對開關點信號的預置程序進行優(yōu)化，根據一組開關波形推導出其余五組開關狀態(tài)，如果位于某個偏移地址的A＋為1，則A－為0；120°滯后地址上B＋為1，則B－為0；240°滯后地址上C＋為1，則C－為0。這樣偏移地址僅在一周期內進行一次循環(huán)，就可完成全部六組開關信號的預置。為實現50Hz的開關波形輸出，DSP利用其內部的時鐘中斷，設定時鐘中斷周期4.88μs，每次時鐘中斷，DSP順序讀取一次預置開關點信號數據，將其送到數據總路線輸出，同時開關點信號數據的地址指向下一個數據。這樣，在數據總線的低六位就可得到6個功率管的連續(xù)開關控制波形。

6.實驗結果

實際測得一路 SPWM輸出波形及濾波后的波形圖，如圖3所示?？梢?，DSP的PWM輸出經過濾波后能夠得到正弦波形，并且由圖示波形可看出其周期約為20ms，同時，對輸出的DSP信號經過測量，得到的信號數據進行了傅立葉分析，得到信號頻譜數據，經過統(tǒng)計，得到如圖4所示的輸出信號頻譜，最終，該實驗輸出的SPWM波形信號的THD=0.816%。

7.結論

基于DSP的正弦波脈寬調制波(SPWM)諧波優(yōu)化的開關點預置算法，可以充分利用DSP的運算速度，此外，采取此種控制方案在滿足輸出性能指標的前提下，具有開關頻率低，系統(tǒng)損耗小、系統(tǒng)效率高以及直流利用率高等優(yōu)點。

參考文獻：

[1] 曹立威,吳勝華,張承勝等 SPWM諧波分析的一般方法[J] 電力電子技術 ,2002.8 Vol.36 No.4, 62~65

[2] Hamman. J, Frederik S, Van Der Merwe. Voltage harmonics generated by voltage-fed inverters using PWM natural sampling [J].IEEE Transactions on Power Electronics, 1988,3(3): 297～302.

[3] 盧慧芬. 基于DSP的SPWM控制波形生成的一種方法[J]. 機電工程，2002，19(5)，30~34

[4] 劉和平，嚴利平，張學鋒，等.TMS320LF240x DSP結構原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2002

[5] 王曉明，王玲.電動機的DSP控制—TI公司DSP應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004

[6] 劉和平，王維俊，江渝等.TMS320LF240x DSP C語言開發(fā)應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003

[7] A. Tahri, A. Draou. A Comparative Modelling Study of PWM Control Techniques for Multilevel Cascaded Inverter[J]. Leonardo Journal of Sciences, 2005, 6, 42-58

[8] Bal, Güngör, Erdal Bekiroglu. A PWM Technique for DSP Controlled Ultrasonic Motor Drive System [J]. Electric Power Components and Systems, 2005, 33, 21-38