正弦逆變器控制軟件的設計

　　目前，正弦逆變器的控制通常采用模擬電路或數字電路實(shí)現。由于硬件的固有缺點(diǎn)和不能實(shí)施先進(jìn)的控制策略，致使逆變器的性能不能極大的提高。隨著(zhù)高速微處理器的問(wèn)世，特別是具有高速運算、處理和控制能力的DSP的出現，使得對正弦逆變器采用新的控制方法成為可能。文中將重點(diǎn)介紹采用DSP實(shí)現正弦逆變器控制的方法。

　　1 全橋正弦逆變器

　　示出單相全橋逆變器的原理電路及波形。其中H橋和濾波電路完成直流到交流的變換,濾去諧波，獲得交流電；控制電路完成對H橋中開(kāi)關(guān)管的控制，并使輸出交流電的電壓、頻率和波形穩定。

　　SPWM的生成原理及波形如圖2所示。由于采用正弦波調制波(Ussintωst)與三角波載波(幅值為Uc的正三角波，頻率為ωc)相交來(lái)獲得SPWM波，因此，基波頻率為調制波的頻率，基波幅值與調制比M(M=Us/Uc)成正比關(guān)系，諧波含量少。正弦逆變器常采用SPWM控制，利用調制波控制輸出波形頻率，調整M來(lái)控制輸出電壓幅值。
工作時(shí)，H橋中Vl、V4在前半周期內以圖2中的SPWM信號閉合，V2、V3斷開(kāi)；在后半周期內V1、V4斷開(kāi)，V2、V3以SPWM信號閉合。故在整個(gè)周期內H橋輸出波形如圖1(b)所示。這樣，對該波形進(jìn)行濾波，即可獲得頻率為ωs。，幅值正比M與調制比M的正弦交流電。

　　2 H橋控制方案和信號的數字化

　　2．1 控制方案

　　對逆變器的控制主要包括對SPWM的控制(即H橋開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)方式)和對SPWM脈寬的控制(即調整M，使輸出電壓穩定的反饋控制，一般采用平均電壓控制技術(shù)，即PI控制)二部分。

　　SPWM的控制方式可分為單極性和雙極性二種。在傳統的單極性或雙極性控制方式中，開(kāi)關(guān)管均工作在高頻條件下，這樣雖然可以得到較理想的正弦輸出電壓波形，但也產(chǎn)生了較大的開(kāi)關(guān)損耗，且頻率越高，損耗越大。

　　圖3所示的混合型單極性控制方式(HSPWM UVI～Uv4)波形分別對應圖1(a)中V1～V4．開(kāi)關(guān)管的驅動(dòng)信號)可較好地解決這一矛盾，既能得到理想的正弦波形，又能適當地減小開(kāi)關(guān)損耗。在這種工作方式下．工作在較高開(kāi)關(guān)頻率的2只功率管互補導通，得到理想的正弦波形，另外2只功率管工作在輸出基波頻率條件下，從而減小了開(kāi)關(guān)損耗。

　　2．2 SPWM波生成數字化

　　采用三角波作為載波的規則采樣獲得的SPWM波，在三角波零峰tD時(shí)刻對正弦調制波采樣得到D點(diǎn)，過(guò)D點(diǎn)作水平直線(xiàn)與三角波分別交于A(yíng)點(diǎn)和B點(diǎn)，在A(yíng)點(diǎn)的時(shí)刻tA和B點(diǎn)的時(shí)刻b間輸出高電平，其他時(shí)刻輸出低電平。根據三角關(guān)系，可以得出

　　其中σ為脈沖寬度。

　　逆變器控制信號中，調制波和載波頻率一定，tD時(shí)刻為n倍三角波周期(n=1，2，…，N。N=Ts／Tc，N為載波比，E為正弦波周期)，如果一個(gè)周期內有Ⅳ個(gè)矩形波．則第n個(gè)矩形波的占空比D為：

2．3 PI調節器數字化

為模擬PI調節示意圖，可以計算出

離散化后整理可得：

　　3 基于DSP的控制軟件

　　實(shí)現逆變器控制主要依靠DSP的事件管理模塊和A／D轉換模塊。事件管理模塊由通用定時(shí)器f提供時(shí)間基準)、非對稱(chēng)／對稱(chēng)波形發(fā)生器、可編程的死區發(fā)生單元、輸出邏輯控制單元等組成，以實(shí)現SPWM波。A／D轉換模塊采樣輸人的平均電壓并轉換為數字信號。