在本方案所設計的這一基于DSP技術(shù)而研制的逆變器電路中，核心部分主要采用的是美國TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407A DSP芯片。在確定了DSP技術(shù)芯片的核心控制理念后，接下來(lái)我們就能夠根據數字控制思想構建通用的變換器系統平臺。此變換器平臺硬件上具有通用性，不僅適用于500W的三相逆變電源，對于輸出性能有不同要求的逆變器，只需對軟件進(jìn)行修改即可滿(mǎn)足要求。本方案的設計指標為輸入電壓220V(AC)，輸出電壓110V(AC)，頻率50Hz，輸出功率500W，輸出電流4.5A，輸出總諧波因數(THD)2%。系統原理圖如下圖圖1所示。

系統構成

從圖1所給出的系統原理圖可知，整個(gè)基于DSP技術(shù)芯片所研發(fā)的三相逆變電源系統由輸入整流濾波、全橋逆變、輸出濾波、驅動(dòng)隔離、數字控制器、輔助電源等部分構成。其中，基于DSP技術(shù)的數字控制器主要為功率電路中給開(kāi)關(guān)管提供門(mén)極驅動(dòng)數字信號。

在整個(gè)三相逆變電源系統中，特定的驅動(dòng)信號是根據控制指令的比較綜合，通過(guò)某種調節規律及調節方式獲得的。在數字控制器DSP中，還包括時(shí)序控制等。而驅動(dòng)隔離部分主要是給功率主電路的開(kāi)關(guān)管提供驅動(dòng)模擬信號，即通過(guò)電位隔離和功率放大，在數字信號與模擬信號之間架起一座橋梁。輔助電源主要是向控制、驅動(dòng)電路提供驅動(dòng)電源和控制電源。輸入整流部分完成ACDC的轉換，逆變橋部分完成DC-AC的轉換。

SPWM調制原理

在了解了這一基于DSP技術(shù)所設計的三相逆變電源系統構成情況后，接下來(lái)我們再來(lái)看一下SPWM調制原理。在采樣控制理論中有一個(gè)重要結論，相信很多工程師都非常清楚，那就是沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節上，其基本效果相同。這個(gè)結論是PWM控制的重要理論基礎。

在本方案中，我們所設計的這一三相逆變電源，其主系統產(chǎn)生脈寬調制波的基本方法也正是基于上文中所提及的采樣控制理論而設計的。我們選擇把一個(gè)正弦波的每半個(gè)周期分成等分，然后把每等分的正弦曲線(xiàn)與橫軸所包圍的面積用一個(gè)與此面積相等的等高矩形脈沖來(lái)代替，則各脈沖的寬度將按正弦規律變化。通常選正弦波為調制波，以高頻率的等腰三角形作為載波，由之相交構成正弦波脈沖調制(SPWM)。在這一三相逆變電源系統中，產(chǎn)生SPWM波的步驟如下：

首先，采用載波頻率為20kHz，即載波周期為50s。然后利用通用定時(shí)器T1的周期中斷T1PINT作為載波周期中斷，此時(shí)T1的計時(shí)器周期相當于載波周期。此時(shí)T1的計數模式應設為連續增減模式，而CPU的時(shí)鐘頻率則應當設定為40MHz，同時(shí)設置T1CON中的定標系數為4，即T1的輸出頻率為10MHz，計數周期為100ns。

在完成了T1技術(shù)模式和CPU時(shí)鐘頻率的設計后，接下來(lái)我們就需要根據占空比表達式計算出每個(gè)矩形脈沖的占空比，用占空比乘以周期寄存器的值，從而計算出比較寄存器的值，并使脈沖個(gè)數指針加1。在完成了上述操作后，接下來(lái)我們需要從周期中斷子程序中將計算所得的比較寄存器的值，送到比較寄存器中，并置相應的標志位。主程序根據標志位來(lái)判斷是否已完成一個(gè)周期的操作，如果標志位已置1，則清標志位，調計算占空比子程序，然后進(jìn)入等待狀態(tài);如果標志位未置1，則直接進(jìn)入等待狀態(tài)。

在這一基于DSP技術(shù)的三相逆變電源設計過(guò)程中，為了實(shí)現實(shí)時(shí)控制，我們特別采用了查表法來(lái)進(jìn)行占空比的計算，即事先離線(xiàn)計算出每個(gè)開(kāi)關(guān)角對應的占空比。這一步驟可由高級語(yǔ)言(如C或C++等)來(lái)完成，其等分數可由一變量DIVIDE來(lái)控制，列成表格(400個(gè)點(diǎn))，然后將其存放在數據區，等候隨時(shí)調用進(jìn)行比較寄存器值的計算。實(shí)驗中如要調整載波頻率，即保持T1PR得值不變，只需相應地改變T1的定標系數就可以改變載波頻率，因此保證了算法的適應性。