SPWM波形優(yōu)化算法及其DSP實(shí)現(xiàn)

5.軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)開關(guān)點(diǎn)預(yù)置SPWM控制思想，將一周期內(nèi)的6個(gè)功率管開關(guān)信號按一定時(shí)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(yīng)程序模塊為開關(guān)點(diǎn)信號的預(yù)置程序，首先建立4K個(gè)數(shù)據(jù)大小的開關(guān)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，根據(jù)獨(dú)立開關(guān)角的大小，將一周期內(nèi)的6個(gè)功率管開關(guān)信號順序存貯于4096個(gè)存貯單元，DSP定時(shí)地從存貯開關(guān)信號的地址上讀取數(shù)據(jù)輸出，即可實(shí)現(xiàn)特定的開關(guān)信號輸出。而開關(guān)角可以在工作過程中動態(tài)改變，實(shí)現(xiàn)動態(tài)開關(guān)點(diǎn)預(yù)置。對于十三塊波50Hz的控制波形輸出，其獨(dú)立的開關(guān)角為六個(gè)，讀取開關(guān)信號時(shí)間周期為1/(50*4096)=4.88μs。在DSP中，波形存貯地址中的每個(gè)數(shù)據(jù)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(guān)信號，數(shù)據(jù)1代表開通狀態(tài)，數(shù)據(jù)0代表關(guān)斷狀態(tài)。

在開關(guān)點(diǎn)信號的預(yù)置程序中，將存貯地址偏移變量從0變化到4096，對于每個(gè)偏移變量，根據(jù)對稱性，變化至(0,90°)范圍，再與預(yù)置開關(guān)角比較，判斷該位置的開關(guān)狀態(tài)。為了簡化計(jì)算，提高實(shí)時(shí)工作能力，需對開關(guān)點(diǎn)信號的預(yù)置程序進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)一組開關(guān)波形推導(dǎo)出其余五組開關(guān)狀態(tài)，如果位于某個(gè)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(nèi)進(jìn)行一次循環(huán)，就可完成全部六組開關(guān)信號的預(yù)置。為實(shí)現(xiàn)50Hz的開關(guān)波形輸出，DSP利用其內(nèi)部的時(shí)鐘中斷，設(shè)定時(shí)鐘中斷周期4.88μs，每次時(shí)鐘中斷，DSP順序讀取一次預(yù)置開關(guān)點(diǎn)信號數(shù)據(jù)，將其送到數(shù)據(jù)總路線輸出，同時(shí)開關(guān)點(diǎn)信號數(shù)據(jù)的地址指向下一個(gè)數(shù)據(jù)。這樣，在數(shù)據(jù)總線的低六位就可得到6個(gè)功率管的連續(xù)開關(guān)控制波形。

6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)際測得一路 SPWM輸出波形及濾波后的波形圖，如圖3所示。可見，DSP的PWM輸出經(jīng)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(shí)，對輸出的DSP信號經(jīng)過測量，得到的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行了傅立葉分析，得到信號頻譜數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，得到如圖4所示的輸出信號頻譜，最終，該實(shí)驗(yàn)輸出的SPWM波形信號的THD=0.816%。

7.結(jié)論

基于DSP的正弦波脈寬調(diào)制波(SPWM)諧波優(yōu)化的開關(guān)點(diǎn)預(yù)置算法，可以充分利用DSP的運(yùn)算速度，此外，采取此種控制方案在滿足輸出性能指標(biāo)的前提下，具有開關(guān)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(diǎn)。

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