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基于STC系列單片機的SPWM波形實(shí)現

作者: 時(shí)間:2010-03-24 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

摘要:文章在比較了多種生成波的技術(shù)基礎上,給出了利用等效面積法來(lái)產(chǎn)生的工作原理,詳細介紹了由l2C5410AD的可編程計數器陣列PCA控制軟件的編寫(xiě)過(guò)程,并給出了SPWM中斷服務(wù)程序的流程圖。將結果應用于由MICA421驅動(dòng)器驅動(dòng)的四個(gè)MOSFET器件FQAl60N08所組成的逆變橋上進(jìn)行實(shí)際調試,實(shí)驗結果表明,該方法具有電路簡(jiǎn)單、計算量小、實(shí)時(shí)性強的優(yōu)點(diǎn),采用在線(xiàn)計算和查表技術(shù)相結合,較好的解決了實(shí)時(shí)控制的要求,具有較好的應用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:12C5410AD;SPWM波

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/173417.htm

0 引言
近年來(lái),隨著(zhù)逆變電源在各行各業(yè)應用的日益廣泛,采用正弦脈寬調制(SPWM)技術(shù)控制逆變電源提高整個(gè)系統的控制效果是人們不斷探索的問(wèn)題。對SPWM的控制有多種方法,其一是采用模擬電路、數字電路等硬件電路產(chǎn)生SPWM,該方法穩定準確,但電路復雜、體積龐大、不能進(jìn)行自動(dòng)調節;其二是借助、DSP等微控制器來(lái)SPWM的數字控制方法,由于其內部集成了多個(gè)控制電路,如PWM電路、可編程計數器陣列(PCA)等,使得這種方法具有控制電路簡(jiǎn)單、運行速度快、抗干擾性強等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹一種利用實(shí)現SPWM波形的方法,并將由STCl2C5410AD產(chǎn)生的單極性SPWM波應用于單相逆變電源,實(shí)驗結果證明了利用其實(shí)現SPWM波形的可行性和有效性。

1 正弦脈寬調制技術(shù)SPWM
SPWM控制方案有兩種:即單極性調制和雙極性調制法。單極性法所得的SPWM信號有正、負和0三種電平,而雙極性得到的只有正、負兩種電平。比較二者生成的SPWM波可知:在相同載波比情況下,生成的雙極性SPWM波所含諧波量較大;并且在正弦逆變電源控制中,雙極性SPWM波控制較復雜。因此一般采用單極性SPWM波控制的形式。
由單片機實(shí)現SPWM控制,根據其軟件化方法的不同,有如下幾種方法:自然采樣法、對稱(chēng)規則法、不對稱(chēng)規則法和面積等效法等。理論分析發(fā)現面積等效法相對于其它方法而言,諧波較小,對諧波的抑制能力較強。而且實(shí)時(shí)控制簡(jiǎn)單,利于軟件實(shí)現。因此本文采用面積等效法實(shí)現SPWM控制。
圖l為SPWM面積等效法原理示意圖。


假設所需的輸出正弦電壓為U0=Umsinωt,式中:Um為正弦波幅值。利用面積等效法正弦波小塊面積S1與對應脈沖面積S2相等的原則,將正弦波的正半周分為N等分,則每一等分的寬度為兀/N,計算出半個(gè)周期內N個(gè)不同的脈寬值。相關(guān)公式如下:
正弦波S1面積為:

逆變器輸入直流電壓為UD,脈沖面積S2與S1相等,即有:

所以第k個(gè)區間的脈沖寬度δk

式中:M為調制度。N為半個(gè)周期內的脈沖個(gè)數。綜合考慮載波比、輸出諧波等因素,在此N取60。由上式計算出的SPWM脈寬表是一個(gè)由窄到寬、再由寬到窄的60個(gè)值的正弦表,將其存入STC單片機的ROM中以供調用。


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