基于TMS320F2812的高頻鏈逆變器控制系統(tǒng)
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時(shí)間：2012-03-28
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2．3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)軟件框架時(shí)，本著模塊化、子程序化的設(shè)計(jì)思想，根據(jù)程序所實(shí)現(xiàn)功能的不同，將其分為4個(gè)模塊：主程序模塊、周期中斷模塊、ADC中斷模塊和CAP中斷模塊。圖6為控制系統(tǒng)的主流程圖。
在主程序模塊中，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，調(diào)節(jié)計(jì)算程序和其他程序。初始化程序中先將6個(gè)復(fù)用的I／O引腳設(shè)置為PWM波輸出引腳，再對(duì)其他寄存器進(jìn)行初始化。在完成所有的初始化工作后，使能以下所需中斷。CAP中斷對(duì)輸出電流電壓的極性進(jìn)行判斷，用變量Flag_I和Flag_U作為標(biāo)志，以判斷逆變器的工作模式；A／D中斷中將采樣值轉(zhuǎn)換成算法運(yùn)算所需的實(shí)際值，與參考信號(hào)做比較，得到誤差信號(hào)；T2周期中斷實(shí)時(shí)根據(jù)所更新的誤差信號(hào)對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)整，更新比較寄存器中的數(shù)值。主要寄存器的設(shè)置如下：
PWM信號(hào)的產(chǎn)生用到了EVA的兩個(gè)通用計(jì)時(shí)器和全比較單元。其中，通用定時(shí)器GP1用于產(chǎn)生對(duì)稱三角載波；GP2用于觸發(fā)定時(shí)器中斷程序，以調(diào)整占空比。PWM波形的產(chǎn)生所需要的對(duì)事件管理器用寄存器主要有以下幾個(gè)：
(1)設(shè)置周期寄存器T1PR和T2PR
設(shè)定功率管的開(kāi)關(guān)頻率為20 kHz，則三角波載波頻率為20 kHz，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為150 MHz。T1定時(shí)器的計(jì)數(shù)方式采用連續(xù)增減模式，則T1PR的值可由以下式子計(jì)算得到。
解得T1PR=3 750。
GP2觸發(fā)定時(shí)器的中斷頻率為20 kHz，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為150 MHz，T2定時(shí)器的計(jì)數(shù)方式采用連續(xù)增模式，則T2PR=7 500。
(2)設(shè)置當(dāng)前全比較寄存器CMPRx的值(采用對(duì)稱規(guī)則采樣法)
設(shè)三角載波的幅值為1，周期為Tc。正弦信號(hào)為ur=sinωrt，若采用對(duì)稱規(guī)則采樣法，則得到的正弦脈沖寬度為δ=Tcsinωrti。其中，ti為三角載波過(guò)零點(diǎn)。為了減小CPU的負(fù)擔(dān)及滿足實(shí)時(shí)性的需求，SPWM邏輯驅(qū)動(dòng)信號(hào)采用查表法產(chǎn)生。將控制系統(tǒng)中所需的正弦基準(zhǔn)信號(hào)制作成一個(gè)正弦數(shù)據(jù)表供查用，根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)，一個(gè)周期內(nèi)需要400點(diǎn)，故占空比的寬度值Duty為：
Duty=T1PR×2sin[n]
若比較方式控制寄存器ACTRA配置PWM1～PWM6均為高有效時(shí)，根據(jù)全橋雙向電流源高頻鏈逆變器的控制方式，VM1和VM4的控制脈沖由CMPR1控制，設(shè)變量
；若當(dāng)VM1和VM4需要高頻斬波時(shí)，CMPR1=T1PR-CMP；若當(dāng)VM1和VM4需要一直關(guān)斷時(shí)，CMPR1=0xFFFF。CMPR2，CMPR3均可以用這樣的方式設(shè)置。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)參數(shù)為：輸入直流電壓為24 V，輸出電壓為220 V正弦交流電，輸出額定容量為250 VA。VM1～VM4采用MOSFET，型號(hào)為IRF2807；VM5，VM6采用MOSFET，型號(hào)為IRFPF50。高頻變壓器的磁芯為PC40 EE42／21／20，初級(jí)繞組為8匝，采用AWG#18導(dǎo)線5根并繞；次級(jí)繞組為127匝，采用AWG#20導(dǎo)線。如圖7所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/177670.htm
可以看出，在純阻性負(fù)載的情況下，uo，io的極性相同，VM5和VM6處于工頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管一直處于互補(bǔ)工作狀態(tài)，能量?jī)H從輸入電源流向負(fù)載。在阻感性負(fù)載時(shí)，io落后于uo，功率管VM5處于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流通。當(dāng)逆變器帶純阻負(fù)載時(shí)，測(cè)得的逆變器的效率為83．4％。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該控制策略的可行性和有效性及高效率性。
4 結(jié)語(yǔ)
本文基于TMS320F2812設(shè)計(jì)了全數(shù)字化控制的高頻鏈逆變電源系統(tǒng)，主電路采用全橋雙向電流源高頻鏈逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制方案采取電壓瞬時(shí)值反饋，控制方案簡(jiǎn)單。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了全橋雙向電流源高頻鏈逆變電路在阻性負(fù)載和感性負(fù)載下的可行性。該逆變器能實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，具有變換效率高，體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
評(píng)論