大功率直流电源大功率开关电源可调直流稳压电源高压直流电源直流脉冲电源程控直流电源拨打:18766446695
服务热线:0531-68684888
济南能华介绍基于DSP的三相SPWM变频电源的设计
您当前所在的位置:主页 > 新闻中心 >

济南能华介绍基于DSP的三相SPWM变频电源的设计

作者:www.nenghua.com.cn   发布日期:2014-08-13 22:55   信息来源:http://www.lp1995.com

 

 

  数据处理算法

  本系统主要用到以下算法:(1)SVPWM算法(2)PID调节算法(3)频率检测算法

  SVPWM算法

  变频电源的核心就是SVPWM波的产生,SPWM波是以正弦波作为基准波(调制波),用一列等幅的三角波(载波)与基准正弦波相比较产生PWM波的控制方式。当基准正弦波高于三角波时,使相应的开关器件导通;当基准正弦波低于三角波时,使相应的开关器件截止。由此,逆变器的输出电压波形为脉冲列,其特点是:半个周期中各脉冲等距等幅不等宽,总是中间宽,两边窄,各脉冲面积与该区间正弦波下的面积成比例。这种脉冲波经过低通滤波后可得到与调制波同频率的正弦波,正弦波幅值和频率由调制波的幅值和频率决定。

  本文采用不对称规则采样法,即在三角波的顶点位置与低点位置对正弦波进行采样,它形成的阶梯波更接近正弦波。不规则采样法生成SPWM波原理如图7所示。图中,Tc是载波周期,M是调制度,N为载波比,Ton为导通时间。

  由图7得:

  

  当k为偶数时代表顶点采样,k为奇数时代表底点采样。

  SVPWM算法实现过程:

  利用F28335内部的事件管理器模块的3个全比较单元、通用定时器1、死区发生单元及输出逻辑可以很方便地生成三相六路SPWM波形。实际应用时在程序的初始化部分建立一个正弦表,设置通用定时器的计数方式为连续增计数方式,在中断程序中调用表中的值即可产生相应的按正弦规律变化的SPWM波。SPWM波的频率由定时时间与正弦表的点数决定。

  SVPWM算法的部分代码如下:

  void InitEv(void)

  {

  EALLOW;

  GpioMuxRegs.GPAMUX.all=0x00FF;

  EDIS;

  EvaRegs.EVAIFRA.all = 0xFFFF; // 清除中断标志

  EvaRegs.T1PR= 2500; //定时器1周期值,定时0.4us*2500=1ms

  EvaRegs.T1CMPR = XPWM; //比较值初始化

  EvaRegs.T1CNT = 0; EvaRegs.T1CON.all = 0xF54E; //增模式, TPS系数80M/32=2.5M,T1使能,

  EvaRegs.ACTR.all = 0x0006; //PWM1,2低有效

  EvaRegs.DBTCONA.all = 0x0534; //使能死区定时器1,分频80M/32=2.5M,死区时

  //间5*0.4us=2us

  EvaRegs.COMCONA.all = 0xA600; //比较控制寄存器
  
  EvaRegs.EVAIMRA.all = 0x0080;

  }

  PID调节算法

  在实际控制中很多不稳定因素易造成增量较大,进而造成输出波形的不稳定性,因此必须采用增量式PID算法对系统进行优化。PID算法数学表达式为

  Upresat(t)= Up(t)+ Ui(t)+ Ud(t)

  其中,Up(t)是比例调节部分,Ui(t)是积分调节部分,Ud(t)是微分调节部分。

  本文通过对A/D转换采集来的电压或电流信号进行处理,并对输出的SPWM波进行脉冲宽度的调整,使系统输出的电压保持稳定。

  PID调节算法的部分代码如下:

  float PIDCalc( PID *pp, int NextPoint )

  {

  int dError,Error;

  Error=pp->SetPoint*10-NextPoint; // 偏差

  pp->SumError+= Error; // 积分

  dError=pp->LastError-pp->PrevError; // 当前微分

  pp->PrevError = pp->LastError;

  pp->LastError = Error;
  
  return

  ((pp->Proportion) * Error // 比例项

  + (pp->Integral) * (pp->SumError) // 积分项

  + (pp->Derivative) * dError); // 微分项

  }

  频率检测算法

  频率检测算法用来检测系统输出电压的频率。用TMS320F28335片上事件管理器模块的捕获单元捕捉被测信号的有效电平跳变沿,并通过内部的计数器记录一个周波内标频脉冲个数,最终进行相应的运算后得到被测信号频率。

  实验结果

  测量波形

  在完成上述硬件设计的基础上,本文采用特定的PWM控制策略,使逆变器拖动感应电机运行,并进行了短路、电机堵转等实验,证明采用逆变器性能稳定,能可靠地实现过流和短路保护。图8是电机在空载条件下,用数字示波器记录的稳态电压波形。幅度为35V,频率为60Hz。

 

 

 

 

 

图7 不规则采样法生成SPWM波原理图 

 

 

 

 

 

 

 

图8 输出线电压波形 

 


  测试数据

  在不同频率及不同线电压情况下的测试数据如表1所示。
  

 

表1 不同输出频率及不同线电压情况下实验结果 

 

 

 

 

 

 


  结果分析

  由示波器观察到的线电压波形可以看出,波形接近正弦波,基本无失真;由表中数据可以看出,不同频率下,输出线电压最大的绝对误差只有0.6V,相对误差为1.7%。

  结束语

  本文设计的三相正弦波变频电源,由于采用了不对称规则采样算法和PID算法使输出的线电压波形基本为正弦波,其绝对误差小于1.7%;同时具有故障保护功能,可以自动切断输入交流电源。因此本系统具有电路简单、抗干扰性能好、控制效果佳等优点,便于工程应用,具有较大的实际应用价值。

 

 

关于我们

新闻中心

产品中心

服务支持

人力资源

联系我们