一．原理
SPWM" title="SPWM">SPWM是一種關(guān)于PWM技術(shù)的控制技術(shù)。在現(xiàn)代逆變電路中應(yīng)用的中得到了廣泛應(yīng)用,。
假設(shè)正弦波為ＵＯ＝ Ｕ2sinφ（φ＝0～2π＝2πf）把一個(gè)周期4N等分,，則每一分為2π/4N=π/2N弧度,，則每一個(gè)小面積的值為：
這樣，可以通過DSP" title="DSP">DSP來控制IGBT的導(dǎo)通時(shí)間（在低電平關(guān)斷IGBT,，在高電平導(dǎo)通IGBT）就可以得到我們所需要得SPWM波形,。
二． 具體實(shí)現(xiàn)
圖1.電路原理框圖
本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由DSP控制器完成對(duì)SPWM逆變電路控制，鍵盤輸入,，A/D轉(zhuǎn)換,，輸出顯示等工作，具體運(yùn)行框圖如圖1所示,。每個(gè)240x系列DSP可產(chǎn)生多達(dá)16路的PWM輸出,，為了利用DSP來產(chǎn)生PWM輸出，采用通用定時(shí)器的比較操作,，因?yàn)槊總€(gè)通用定時(shí)器都有一個(gè)相關(guān)的比較寄存器TxCMPR和一個(gè)PWM輸出引腳TxPWM,。通用定時(shí)器的值總是與相關(guān)的比較寄存器的值進(jìn)行比較，當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)器的值與比較寄存器的值相等時(shí),，就產(chǎn)生比較匹配,，可通過置TxCON.1位為1來使能比較操作，發(fā)生匹配后的一個(gè)CPU時(shí)鐘周期后,，根據(jù)GPTCONA/B寄存器相應(yīng)位的配置情況,，相關(guān)的PWM輸出將發(fā)生跳變。由于采用一系列等幅不等寬的矩形波代替正弦波，所以,，使通用定時(shí)器處于連續(xù)增/減計(jì)數(shù)模式下,，來產(chǎn)生對(duì)稱波形，通過比較產(chǎn)生所需脈寬脈沖的波形,。
根據(jù)所需的PWM周期設(shè)置TxPR：假設(shè)正弦半波低電平的時(shí)間間隔設(shè)為L1,、L2……Ln，高電平時(shí)間間隔設(shè)為H1,、H2……Hn,，在周期寄存器中存入如下的
一系列值：
為了節(jié)省存儲(chǔ)器空間，只在周期寄存器中存入前1/4正弦半波的高低電平值,。當(dāng)周期寄存器中的值由上而下被讀取后,，可通過編程來完成再由下而上讀取，正好對(duì)應(yīng)PWM等效矩形脈沖中的前半周期,，后半周期值的讀取也可由編程實(shí)現(xiàn),。
設(shè)置比較寄存器：由于采用的是連續(xù)增\減的計(jì)數(shù)模式，所以要在比較寄存器中
存入以下一系列值：
當(dāng)定時(shí)器的計(jì)數(shù)值增計(jì)數(shù)達(dá)到L1對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)脈沖值發(fā)生比較匹配,，PWM發(fā)生跳變,，輸出高電平驅(qū)動(dòng)IGBT導(dǎo)通,，然后當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)值減計(jì)數(shù)達(dá)到L2/2時(shí),，再次發(fā)生比較匹配，PWM又發(fā)生跳變,，關(guān)斷PWM輸出,，直到減計(jì)數(shù)到零，定時(shí)器復(fù)位,，進(jìn)行下一周期的PWM 輸出,。
這里為了節(jié)省存儲(chǔ)器空間，同樣可以采用設(shè)置周期寄存器的方法,。不過,，二者一定要匹配，即要存儲(chǔ)相同周期的值,。
以上是產(chǎn)生0～1800之間的PWM矩形脈沖,，為了的到正弦波的負(fù)半周波形，我們就令DSP在0～1800間控制VT1,、VT4導(dǎo)通,，VT2、VT3關(guān)斷,，得到的是正半周的波形,。在1800～3600間，控制VT2、VT3導(dǎo)通,，VT1,、VT4關(guān)斷，得到負(fù)半周波形,。
為了改變輸出正弦波的頻率,，我可以通過改變前面已經(jīng)計(jì)數(shù)得出的公式中的T值。為了減少輸出正弦波的高次諧波,，應(yīng)保證等效矩形脈沖的數(shù)目N不小于720,。
以上所用的數(shù)值為DSP定時(shí)器的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，在進(jìn)行DSP軟件設(shè)計(jì)時(shí),，應(yīng)編程將計(jì)算出的時(shí)間間隔換算成時(shí)鐘的計(jì)數(shù)脈沖數(shù).
三．保護(hù)電路
1．過壓保護(hù)
將IGBT用于電力變換器時(shí),，應(yīng)采用保護(hù)措施，以防止損壞器件,，在本設(shè)計(jì)中主要有過壓保護(hù)和過流保護(hù),。
過壓保護(hù)主要用于防止電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，對(duì)功率變頻器件突然產(chǎn)生大于安全裕量的電壓沖擊過壓保護(hù),。如圖2所示：過零比較器LM339實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù),，它是GESolidst的產(chǎn)品，集成了四個(gè)電壓比較器,。
圖2. 過壓保護(hù)電路
因TIL113的驅(qū)動(dòng)電壓為+5V,，所以由LM339構(gòu)成的電壓比較器的負(fù)輸入端同一個(gè)+5V的穩(wěn)壓二極管2CW53相連。運(yùn)放的正輸入端在沒有過壓的情況下（Ud=55V ）為4.5V,，小于負(fù)端電壓5V,，運(yùn)放輸出0。這時(shí)光電耦合器TIL113不發(fā)光,，不導(dǎo)通,。當(dāng)電壓過壓時(shí)，運(yùn)放的正輸入端電壓大于5V,，運(yùn)放導(dǎo)通,，輸出+5V電壓，驅(qū)動(dòng)TIL113發(fā)光導(dǎo)通,，導(dǎo)通后發(fā)一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)到DSP的INT2,，DSP檢測(cè)到中斷后，發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)過壓保護(hù)電路" title="保護(hù)電路">保護(hù)電路的大功率三極管導(dǎo)通,，導(dǎo)通后由分壓電阻分去一部分電壓,，保護(hù)功率器件不被燒壞。
2．過流保護(hù)
過流保護(hù)電路主要防止發(fā)生短路等使電路中電流劇增,，功率器件迅速升溫而燒壞的情況,，具體電路如圖3所示：
為了判斷電路是否過流,，可在DSP的控制程序中事先設(shè)置一個(gè)限定值，由DSP的A/D轉(zhuǎn)換不斷對(duì)主電路的電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換,。主電路的電流通過耦合電感后,，在A/D轉(zhuǎn)換側(cè)由電阻R先進(jìn)行分流并轉(zhuǎn)換成電
圖3.過流保護(hù)電路
壓信號(hào)，經(jīng)電壓跟隨器后,，輸入到DSP的A/D轉(zhuǎn)換中,。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換檢測(cè)到電流超過限定值時(shí)，就發(fā)出中斷給PWM發(fā)生器,，關(guān)掉PWM輸出,，從而斷開主電路電流，防止過流發(fā)熱而燒毀,。
四．結(jié)語
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)為充分利用集成了外圍設(shè)備的TMS320C240內(nèi)部資源,設(shè)計(jì)出基于DSP的SPWM的實(shí)現(xiàn),使整個(gè)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單易行,。
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