正弦逆变器控制软件的设计

　　目前，正弦逆变器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，致使逆变器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，使得对正弦逆变器采用新的控制方法成为可能。文中将重点介绍采用DSP实现正弦逆变器控制的方法。

　　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。

　　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。

　　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

　　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：

2．3 PI调节器数字化

为模拟PI调节示意图，可以计算出

离散化后整理可得：

　　3 基于DSP的控制软件

　　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。