基于DSP的三相SPWM變頻電源的設(shè)計(jì)

PID調(diào)節(jié)算法

在實(shí)際控制中很多不穩(wěn)定因素易造成增量較大，進(jìn)而造成輸出波形的不穩(wěn)定性，因此必須采用增量式PID算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。PID算法數(shù)學(xué)表達(dá)式為

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

其中，Up(t)是比例調(diào)節(jié)部分，Ui(t)是積分調(diào)節(jié)部分，Ud(t)是微分調(diào)節(jié)部分。

本文通過(guò)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換采集來(lái)的電壓或電流信號(hào)進(jìn)行處理，并對(duì)輸出的SPWM波進(jìn)行脈沖寬度的調(diào)整，使系統(tǒng)輸出的電壓保持穩(wěn)定。

PID調(diào)節(jié)算法的部分代碼如下：

float PIDCalc( PID *pp, int NextPoint )

{

int dError,Error;

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

pp->SumError+= Error; // 積分

dError=pp->LastError-pp->PrevError; // 當(dāng)前微分

pp->PrevError = pp->LastError;

pp->LastError = Error;

return

((pp->Proportion) * Error // 比例項(xiàng)

+ (pp->Integral) * (pp->SumError) // 積分項(xiàng)

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

}

頻率檢測(cè)算法

頻率檢測(cè)算法用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)輸出電壓的頻率。用TMS320F28335片上事件管理器模塊的捕獲單元捕捉被測(cè)信號(hào)的有效電平跳變沿，并通過(guò)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器記錄一個(gè)周波內(nèi)標(biāo)頻脈沖個(gè)數(shù)，最終進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算后得到被測(cè)信號(hào)頻率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

測(cè)量波形

在完成上述硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，本文采用特定的PWM控制策略，使逆變器拖動(dòng)感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行，并進(jìn)行了短路、電機(jī)堵轉(zhuǎn)等實(shí)驗(yàn)，證明采用逆變器性能穩(wěn)定，能可靠地實(shí)現(xiàn)過(guò)流和短路保護(hù)。圖8是電機(jī)在空載條件下，用數(shù)字示波器記錄的穩(wěn)態(tài)電壓波形。幅度為35V，頻率為60Hz。

圖7 不規(guī)則采樣法生成SPWM波原理圖

圖8 輸出線電壓波形

測(cè)試數(shù)據(jù)

在不同頻率及不同線電壓情況下的測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同輸出頻率及不同線電壓情況下實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果分析

由示波器觀察到的線電壓波形可以看出，波形接近正弦波，基本無(wú)失真；由表中數(shù)據(jù)可以看出，不同頻率下，輸出線電壓最大的絕對(duì)誤差只有0.6V，相對(duì)誤差為1.7%。

結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的三相正弦波變頻電源，由于采用了不對(duì)稱(chēng)規(guī)則采樣算法和PID算法使輸出的線電壓波形基本為正弦波，其絕對(duì)誤差小于1.7%；同時(shí)具有故障保護(hù)功能，可以自動(dòng)切斷輸入交流電源。因此本系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單、抗干擾性能好、控制效果佳等優(yōu)點(diǎn)，便于工程應(yīng)用，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。