基于DSP的三相SPWM变频电源的设计

PID调节算法

在实际控制中很多不稳定因素易造成增量较大，进而造成输出波形的不稳定性，因此必须采用增量式PID算法对系统进行优化。PID算法数学表达式为

Upresat(t)= Up(t)+ Ui(t)+ Ud(t)

其中，Up(t)是比例调节部分，Ui(t)是积分调节部分，Ud(t)是微分调节部分。

本文通过对A/D转换采集来的电压或电流信号进行处理，并对输出的SPWM波进行脉冲宽度的调整，使系统输出的电压保持稳定。

PID调节算法的部分代码如下：

float PIDCalc( PID *pp, int NextPoint )

{

int dError,Error;

Error=pp->SetPoint*10-NextPoint; // 偏差

pp->SumError+= Error; // 积分

dError=pp->LastError-pp->PrevError; // 当前微分

pp->PrevError = pp->LastError;

pp->LastError = Error;

return

((pp->Proportion) * Error // 比例项

+ (pp->Integral) * (pp->SumError) // 积分项

+ (pp->Derivative) * dError); // 微分项

}

频率检测算法

频率检测算法用来检测系统输出电压的频率。用TMS320F28335片上事件管理器模块的捕获单元捕捉被测信号的有效电平跳变沿，并通过内部的计数器记录一个周波内标频脉冲个数，最终进行相应的运算后得到被测信号频率。

实验结果

测量波形

在完成上述硬件设计的基础上，本文采用特定的PWM控制策略，使逆变器拖动感应电机运行，并进行了短路、电机堵转等实验，证明采用逆变器性能稳定，能可靠地实现过流和短路保护。图8是电机在空载条件下，用数字示波器记录的稳态电压波形。幅度为35V，频率为60Hz。

图7 不规则采样法生成SPWM波原理图

图8 输出线电压波形

测试数据

在不同频率及不同线电压情况下的测试数据如表1所示。

表1 不同输出频率及不同线电压情况下实验结果

结果分析

由示波器观察到的线电压波形可以看出，波形接近正弦波，基本无失真；由表中数据可以看出，不同频率下，输出线电压最大的绝对误差只有0.6V，相对误差为1.7%。

结束语

本文设计的三相正弦波变频电源，由于采用了不对称规则采样算法和PID算法使输出的线电压波形基本为正弦波，其绝对误差小于1.7%；同时具有故障保护功能，可以自动切断输入交流电源。因此本系统具有电路简单、抗干扰性能好、控制效果佳等优点，便于工程应用，具有较大的实际应用价值。