SPWM波形优化算法及其DSP实现

5.软件设计

根据开关点预置SPWM控制思想，将一周期内的6个功率管开关信号按一定时间间隔采样，并顺序存贮到一定容量大小的存贮单元中，对应程序模块为开关点信号的预置程序，首先建立4K个数据大小的开关数据缓冲区，根据独立开关角的大小，将一周期内的6个功率管开关信号顺序存贮于4096个存贮单元，DSP定时地从存贮开关信号的地址上读取数据输出，即可实现特定的开关信号输出。而开关角可以在工作过程中动态改变，实现动态开关点预置。对于十三块波50Hz的控制波形输出，其独立的开关角为六个，读取开关信号时间周期为1/(50*4096)=4.88μs。在DSP中，波形存贮地址中的每个数据信号为32位，将其低六位依次存放A＋（A相上管）、A－（A相下管）、B＋、B－、C＋和C－开关信号，数据1代表开通状态，数据0代表关断状态。

在开关点信号的预置程序中，将存贮地址偏移变量从0变化到4096，对于每个偏移变量，根据对称性，变化至(0,90°)范围，再与预置开关角比较，判断该位置的开关状态。为了简化计算，提高实时工作能力，需对开关点信号的预置程序进行优化，根据一组开关波形推导出其余五组开关状态，如果位于某个偏移地址的A＋为1，则A－为0；120°滞后地址上B＋为1，则B－为0；240°滞后地址上C＋为1，则C－为0。这样偏移地址仅在一周期内进行一次循环，就可完成全部六组开关信号的预置。为实现50Hz的开关波形输出，DSP利用其内部的时钟中断，设定时钟中断周期4.88μs，每次时钟中断，DSP顺序读取一次预置开关点信号数据，将其送到数据总路线输出，同时开关点信号数据的地址指向下一个数据。这样，在数据总线的低六位就可得到6个功率管的连续开关控制波形。

6.实验结果

实际测得一路 SPWM输出波形及滤波后的波形图，如图3所示。可见，DSP的PWM输出经过滤波后能够得到正弦波形，并且由图示波形可看出其周期约为20ms，同时，对输出的DSP信号经过测量，得到的信号数据进行了傅立叶分析，得到信号频谱数据，经过统计，得到如图4所示的输出信号频谱，最终，该实验输出的SPWM波形信号的THD=0.816%。

7.结论

基于DSP的正弦波脉宽调制波(SPWM)谐波优化的开关点预置算法，可以充分利用DSP的运算速度，此外，采取此种控制方案在满足输出性能指标的前提下，具有开关频率低，系统损耗小、系统效率高以及直流利用率高等优点。

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