基于TI DSP的數(shù)字化三相變頻電源的研制

　　2．2 SPWM生成原理

　　SPWM流程圖如圖6所示。在程序的初始化部分建立一個(gè)正弦表，在系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候可以通過查表的方式得到想要的數(shù)據(jù)。假設(shè)在一個(gè)正弦波周期內(nèi)采樣的次數(shù)為NX，則在第i個(gè)點(diǎn)的采樣值為

　　在實(shí)際使用中由于正弦表中的值要能被比較寄存器使用，所以不能出現(xiàn)負(fù)值，從上式可以看出當(dāng)此時(shí)就不能正常使用了，因此可以把上面的公式改寫為下面的形式：

　　其中PR為周期寄存器中的計(jì)數(shù)周期值。

　　對(duì)yi取整，從i=1到i=NX，得到NX個(gè)正弦采樣值的表格，設(shè)置通用定時(shí)器的計(jì)數(shù)方式為連續(xù)增減計(jì)數(shù)方式，在中斷程序中調(diào)用表中的值即可產(chǎn)生相應(yīng)的按正弦規(guī)律變化的方波信號(hào)。

　　這里NX取180，載波比為3的整數(shù)倍(載波比=調(diào)制波頻率／載波頻率)，這樣可以使三相輸出波形嚴(yán)格對(duì)稱，減少諧波對(duì)輸出電壓波形的影響。

2．3 顯示電路

　　為了提高產(chǎn)品的人機(jī)交互性，系統(tǒng)中加了顯示電路，經(jīng)過比較，我們采用SPLC50lA液晶顯示屏完成顯示工作，顯示電路與DSP2812連接框圖如圖7所示：

　　TMS320F2812對(duì)任何一個(gè)映射在XINTF區(qū)的外部器件進(jìn)行讀／寫訪問都可劃分為三個(gè)階段：建立階段、激活階段和跟蹤階段。這次設(shè)計(jì)中LCD映射到了XINTF0，默認(rèn)情況下三個(gè)階段的周期分別為6個(gè)XTIMCLK周期，14個(gè)XTIMCLK周期和6個(gè)XTIMCLK周期，如果將XTIMCLK的頻率設(shè)置為SYSCLKOUT的l／2，則讀／寫周期的最大值為1 80ns。三個(gè)階段的讀寫時(shí)序圖如圖8所示：

　　凌陽SPLC501液晶模塊的使能信號(hào)CS的周期最小為166ns，時(shí)序圖如圖9所示。由前面分析可得，DSP的讀寫周期最大值為180ns，液晶模塊的讀寫周期最小為166ns，DSP的讀／寫時(shí)序能滿足該液晶模塊的要求。

　　3 創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用交一直一交變頻方式，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)，將變頻電源的各部分很好的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)變頻輸出；高精度顯示電壓、電流、頻率、有功功率，所測(cè)信號(hào)數(shù)值為真有效值，電壓輸出精度高，誤差小于5％，輸出三相正弦波失真度小，并且具有過壓、過流、缺相保護(hù)等功能，性能穩(wěn)定，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于：

　　1)結(jié)合TMS320LF2812芯片的AD單元，對(duì)三相變頻電源的輸出線電壓、線電流進(jìn)行采樣，外擴(kuò)隨即存儲(chǔ)器，通過SPLC50l液晶顯示器顯示電壓、電流以及頻率的值，可以實(shí)現(xiàn)自主采樣和數(shù)據(jù)傳輸，大大提高數(shù)據(jù)采集效率，實(shí)時(shí)的顯示變頻電源的電壓、電流的有效值，顯示精度高，實(shí)時(shí)性好。

　　2)結(jié)合TMS320F2812事件管理器EV單元，采用正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)，通過對(duì)SPWM程序進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)算法，可以有效的調(diào)節(jié)三相變頻電源輸出的頻率和有效值，實(shí)時(shí)陛好，精度高。

　　3)變頻電源系統(tǒng)控制部分完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，控制精度更高，抗干擾能力強(qiáng)。

　　4 測(cè)試結(jié)果

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們?cè)囍屏藰悠?，由示波器觀察到的相電壓和線電壓波形(見圖10～圖13)可以看出，波形基本上沒有失真，并且通過調(diào)節(jié)調(diào)制度和正弦波的頻率可以改變輸出電壓的大小，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

　　5 結(jié)論

　　研制的數(shù)字化三相變頻電源，經(jīng)過兩次試制，其間經(jīng)過多次試驗(yàn)，并且對(duì)控制原理、電路結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)已逐步完善并經(jīng)過考驗(yàn)，證明了本電源的有效性及可靠性。