基于DSP的SPWM直接面积等效算法的分析与实现

发布时间:2007/8/20 0:00:00 访问次数:512

变频技术作为现代电力电子的核心技术,集现代电子、信息和智能技术于一体。针对工频(我国为50 Hz)并非是所有用电设备的最佳工作频率，因而导致许多设备长期处于低效率、低功率因数运行的现状,变频控制提供了一种成熟、应用面广的高效节能新技术。

而SPWM（正弦波脉宽调制）波的产生和控制则是变频技术的核心之一。开始的SPWM生成技术是采用模拟电路构成三角波和正弦波发生电路，用比较器来确定他们的交点。这种方法电路复杂，精度较差，早已淘汰。后来人们采用单片机和微机生成SPWM波，但受硬件计算速度和算法计算量的影响，往往无法兼顾计算的精度和速度。再后来随着具有强大运算能力的DSP和一些新算法的出现，这一问题得到了较好地解决。

1 算法的原理

一般SPWM波形的产生有以下几种方法：自然采样法、规则采样法、低次谐波消去法直接面积等效法等。其中自然采样法的精度很高，但他求解导通关断点需要解一个超越方程，计算量很大，一般不被采用。低次谐波消去法计算复杂，只能用查表法，而且这种方法的波形频率和幅值是不可以连续变化的。因此将主要分析规则采样法，直接面积等效法这两种方法的原理。

规则
采样法是从自然采样法演变而来的，他由经过采样的正弦波(实际上是阶梯波)与三角波相交，由交点得出脉冲宽度。这种方法只在三角波的顶点或底点位置对正弦波采样而形成阶梯波。其原理如图1(a)所示。

其中：

Tz: 三角载波周期

M: 调制深度(正弦波与三角波幅值比)

t：某采样时刻

直接面积等效法的基本原理如图1(b)所示。

在图中的正弦半波波形中取一小区间［t，t+Δt］，其面积为S1，则与其面积相等的矩形脉冲面积为S2，宽度为δi。设正弦波幅值为Usin，调制度为M，矩形脉冲幅值为Us。有

式中k代表第k次采样，N代表半周期内对正弦波的采样点。则IGBT的开关时间可如下计算：

2 算法的分析及其在DSP上的实现

(1)算法的分析

在生成SPWM波形时，通常有查表和实时计算两种方法，实际使用时往往是两种方法的结合，即先离线进行必要的计算存入内存，运行时再进行较为简单的在线计算，这样既可保证快速性，又不会占用大量的内存。

1 算法的原理

其中：

Tz: 三角载波周期

M: 调制深度(正弦波与三角波幅值比)

t：某采样时刻

直接面积等效法的基本原理如图1(b)所示。

式中k代表第k次采样，N代表半周期内对正弦波的采样点。则IGBT的开关时间可如下计算：

2 算法的分析及其在DSP上的实现

(1)算法的分析

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