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正弦逆变器控制软件的设计

作者:时间:2012-02-12来源:网络收藏

  目前,的控制通常采用模拟电路或数字电路实现。由于硬件的固有缺点和不能实施先进的控制策略,致使的性能不能极大的提高。随着高速微处理器的问世,特别是具有高速运算、处理和控制能力的DSP的出现,使得对采用新的控制方法成为可能。文中将重点介绍采用DSP实现逆变器控制的方法。

  1 全桥正弦逆变器

  示出单相全桥逆变器的原理电路及波形。其中H桥和滤波电路完成直流到交流的变换,滤去谐波,获得交流电;控制电路完成对H桥中开关管的控制,并使输出交流电的电压、频率和波形稳定。

  SPWM的生成原理及波形如图2所示。由于采用正弦波调制波(Ussintωst)与三角波载波(幅值为Uc的正三角波,频率为ωc)相交来获得SPWM波,因此,基波频率为调制波的频率,基波幅值与调制比M(M=Us/Uc)成正比关系,谐波含量少。正弦逆变器常采用SPWM控制,利用调制波控制输出波形频率,调整M来控制输出电压幅值。
工作时,H桥中Vl、V4在前半周期内以图2中的SPWM信号闭合,V2、V3断开;在后半周期内V1、V4断开,V2、V3以SPWM信号闭合。故在整个周期内H桥输出波形如图1(b)所示。这样,对该波形进行滤波,即可获得频率为ωs。,幅值正比M与调制比M的正弦交流电。

正弦逆变器控制软件的设计

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  2 H桥控制方案和信号的数字化

  2.1 控制方案

  对逆变器的控制主要包括对SPWM的控制(即H桥开关管开关方式)和对SPWM脉宽的控制(即调整M,使输出电压稳定的反馈控制,一般采用平均电压控制技术,即PI控制)二部分。

  SPWM的控制方式可分为单极性和双极性二种。在传统的单极性或双极性控制方式中,开关管均工作在高频条件下,这样虽然可以得到较理想的正弦输出电压波形,但也产生了较大的开关损耗,且频率越高,损耗越大。

  图3所示的混合型单极性控制方式(HSPWM UVI~Uv4)波形分别对应图1(a)中V1~V4.开关管的驱动信号)可较好地解决这一矛盾,既能得到理想的正弦波形,又能适当地减小开关损耗。在这种工作方式下.工作在较高开关频率的2只功率管互补导通,得到理想的正弦波形,另外2只功率管工作在输出基波频率条件下,从而减小了开关损耗。

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  2.2 SPWM波生成数字化

  采用三角波作为载波的规则采样获得的SPWM波,在三角波零峰tD时刻对正弦调制波采样得到D点,过D点作水平直线与三角波分别交于A点和B点,在A点的时刻tA和B点的时刻b间输出高电平,其他时刻输出低电平。根据三角关系,可以得出

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  其中σ为脉冲宽度。

  逆变器控制信号中,调制波和载波频率一定,tD时刻为n倍三角波周期(n=1,2,…,N。N=Ts/Tc,N为载波比,E为正弦波周期),如果一个周期内有Ⅳ个矩形波.则第n个矩形波的占空比D为:

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2.3 PI调节器数字化

为模拟PI调节示意图,可以计算出

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离散化后整理可得:

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  3 基于DSP的

  实现逆变器控制主要依靠DSP的事件管理模块和A/D转换模块。事件管理模块由通用定时器f提供时间基准)、非对称/对称波形发生器、可编程的死区发生单元、输出逻辑控制单元等组成,以实现SPWM波。A/D转换模块采样输人的平均电压并转换为数字信号。


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关键词: 正弦 逆变器 控制软件
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