基于DSP的三相SPWM變頻電源的設計

PID調節(jié)算法

在實際控制中很多不穩(wěn)定因素易造成增量較大，進而造成輸出波形的不穩(wěn)定性，因此必須采用增量式PID算法對系統(tǒng)進行優(yōu)化。PID算法數(shù)學表達式為

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

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

本文通過對A/D轉換采集來的電壓或電流信號進行處理，并對輸出的SPWM波進行脈沖寬度的調整，使系統(tǒng)輸出的電壓保持穩(wěn)定。

PID調節(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; // 當前微分

pp->PrevError = pp->LastError;

pp->LastError = Error;

return

((pp->Proportion) * Error // 比例項

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

+ (pp->Derivative) * dError); // 微分項

}

頻率檢測算法

頻率檢測算法用來檢測系統(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信號的有效電平跳變沿，并通過內部的計數(shù)器記錄一個周波內標頻脈沖個數(shù)，最終進行相應的運算后得到被測信號頻率。

實驗結果

測量波形

在完成上述硬件設計的基礎上，本文采用特定的PWM控制策略，使逆變器拖動感應電機運行，并進行了短路、電機堵轉等實驗，證明采用逆變器性能穩(wěn)定，能可靠地實現(xiàn)過流和短路保護。圖8是電機在空載條件下，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

測試數(shù)據(jù)

在不同頻率及不同線電壓情況下的測試數(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驗結果

結果分析

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誤差只有0.6V，相對誤差為1.7%。

結束語

本文設計的三相正弦波變頻電源，由于采用了不對稱規(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，其絕對誤差小于1.7%；同時具有故障保護功能，可以自動切斷輸入交流電源。因此本系統(tǒng)具有電路簡單、抗干擾性能好、控制效果佳等優(yōu)點，便于工程應用，具有較大的實際應用價值。