《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于DSP的SPWM實現(xiàn)
摘要: 給出了基于DSP的SPWM產(chǎn)生原理和具體實現(xiàn)過程,,并對保護電路進行了介紹,。
關(guān)鍵詞: DSP SPWM 保護電路
Abstract:
Key words :

 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)把一個周期4N等分,則每一分為2π/4N=π/2N弧度,,則每一個小面積的值為:

 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. 具體實現(xiàn)

圖1.電路原理框圖

本設(shè)計系統(tǒng)由DSP控制器完成對SPWM逆變電路控制,鍵盤輸入,,A/D轉(zhuǎn)換,,輸出顯示等工作,具體運行框圖如圖1所示,。每個240x系列DSP可產(chǎn)生多達16路的PWM輸出,,為了利用DSP來產(chǎn)生PWM輸出,采用通用定時器的比較操作,,因為每個通用定時器都有一個相關(guān)的比較寄存器TxCMPR和一個PWM輸出引腳TxPWM,。通用定時器的值總是與相關(guān)的比較寄存器的值進行比較,當(dāng)定時計數(shù)器的值與比較寄存器的值相等時,,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CPU時鐘周期后,,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,,使通用定時器處于連續(xù)增/減計數(shù)模式下,來產(chǎn)生對稱波形,,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間間隔設(shè)為L1、L2……Ln,,高電平時間間隔設(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現(xiàn),。

設(shè)置比較寄存器:由于采用的是連續(xù)增\減的計數(shù)模式,所以要在比較寄存器中

存入以下一系列值:

當(dāng)定時器的計數(shù)值增計數(shù)達到L1對應(yīng)的計數(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IGBT導(dǎo)通,然后當(dāng)定時器計數(shù)值減計數(shù)達到L2/2時,,再次發(fā)生比較匹配,,PWM又發(fā)生跳變,關(guān)斷PWM輸出,,直到減計數(shù)到零,,定時器復(fù)位,進行下一周期的PWM 輸出,。

這里為了節(jié)省存儲器空間,,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定時器的計數(shù)脈沖個數(shù),在進行DSP軟件設(shè)計時,應(yīng)編程將計算出的時間間隔換算成時鐘的計數(shù)脈沖數(shù).

三.保護電路

1.過壓保護

將IGBT用于電力變換器時,,應(yīng)采用保護措施,,以防止損壞器件,在本設(shè)計中主要有過壓保護和過流保護,。

過壓保護主要用于防止電網(wǎng)電壓的波動,,對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。如圖2所示:過零比較器LM339實現(xiàn)過壓保護,,它是GESolidst的產(chǎn)品,,集成了四個電壓比較器。

圖2. 過壓保護電路

因TIL113的驅(qū)動電壓為+5V,,所以由LM339構(gòu)成的電壓比較器的負(fù)輸入端同一個+5V的穩(wěn)壓二極管2CW53相連,。運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,,運放輸出0,。這時光電耦合器TIL113不發(fā)光,不導(dǎo)通,。當(dāng)電壓過壓時,,運放的正輸入端電壓大于5V,運放導(dǎo)通,,輸出+5V電壓,驅(qū)動TIL113發(fā)光導(dǎo)通,,導(dǎo)通后發(fā)一個驅(qū)動信號到DSP的INT2,,DSP檢測到中斷后,發(fā)出信號驅(qū)動過壓保護電路" title="保護電路">保護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,,保護功率器件不被燒壞。

2.過流保護

過流保護電路主要防止發(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)置一個限定值,,由DSP的A/D轉(zhuǎn)換不斷對主電路的電流進行轉(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先進行分流并轉(zhuǎn)換成電


圖3.過流保護電路

壓信號,,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)換檢測到電流超過限定值時,,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)新點為充分利用集成了外圍設(shè)備的TMS320C240內(nèi)部資源,設(shè)計出基于DSP的SPWM的實現(xiàn),使整個設(shè)計變得簡單易行,。

參考文獻

[1] TMS320LF/C240X DSP Controllers System and peripheral Reference Guide

[2] TMS320C2X/C2XX/C5X Optimizing c Compiler User’s Guide  

[3] 余家春. DSP芯片的原理于開發(fā)應(yīng)用. 中國鐵道出版社  

[4] 黃俊. 電力電子技術(shù). 機械工業(yè)出版社

[5] APEX功率器件簡明應(yīng)用指南  

[6] 張衛(wèi)寧. DSPs原理及應(yīng)用. 國防工業(yè)出版社

[7]程志平,支長義,,焦留成,,基于DSP的工頻電量測試儀硬件電路設(shè)計,《微計算機信息》,,2006,,(6)

[8]支長義,程志平,,焦留成,,基于DSP的單相精密電源硬件設(shè)計,《微計算機信息》,,2006,,(5)

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