基于DSP控制的三相AC/AC变频器控制方案的研究

　　y=4rf （1）

　　y=200t+b （2）

　　可以求得 y=（50xrf）/（50rf）

　　ta=（1-y）/200

　　式中 ta 为延迟角 a 对应的时刻。 将 DSP 的 TPINT1 周期设置为 Tmin=20/29ms 用来表示最小的定时单位 ta 转换成相应的定时量。 在 TPINT1 中断中 ， 给各个定时变量进行减计数操作。 当减计数值到零时， 立即根据波头值触发相应的晶闸管。具体实现可见参考文献。

　　3 规则采样法

　　在余弦交点法实现的AC/AC变频器中 ， 有算法较为复杂和其输出的基波电压幅值较小的缺点。从采样控制的角度看 ，对输入基准波的采样值只是在交点处才是有效的 ， 所以可以把各交点看成是采样点？。 因此 ， 采样点是不等距、 不规则的。由此使得输出波形的高次谐波成分加大。

　　规则采样法是在每个采样点（选自然换相点）采样基准波电压值 ， 然后计算由该电压值所对应的触发控制角 ， 以该触发角触发下一相晶闸管。 如图3所示 ， 上部是一组桥的输出电压波形图 ， 下部是同步电压和基准电压的波形图。

　　图3：基准波采样点和同步波触发点。

　　系统在自然换相点采样基准波得到的采样值 ， 如图中 1、2、3、------， 各点 ， 然后按这些采样值在同步电压波上计算相应的触发控制角 ， 如图中1‘、2’、3‘、------，各点 。 这些点就是要求的换相点。

　　本系统采用给定基准波幅值和频率 ， 然后查正弦表得到采样点的基准波瞬时值 。正弦函数按等时间间隔（3.3ms）离散化 ， 依次存在 DSP 内存的 256 个单元中 。DSP 响应电源同步信号中断 （ 即自然换相点 ）时 ， 按步长A（ 即地址差 ） 查表 ， 每查一次瞬时值， 将查表地址递增 A。 当查表地址递增到 256 时便完成一次循环 ， 对应的时间等于一个输出周期 T0， 所以变频器的输出频率与查表步长之间的关系为：

　　由上式可见 ，fo 与 A 成正比 ， 改变 A 即可改变输出频率实现变频。 查表得到的瞬时值乘以 K 值即可改变输出电压幅值 ， 以实现变压。 然后根据瞬时值查同步电压波的反余弦函数表 ， 得到触发角的值 ， 转化成 DSP 的定时量。 定时到， 则触发相应的晶闸管。

　　为了使变频器输出对称 ， 三相给定的正弦函数互差 To/3， 并与各自的反组正弦函数波成轴对称。 用表地址描述的时间轴即 0、To/3、To/2、To 时刻分别对应于表地址：××00H、××55H、××7FH、××FFH。所以只需制作一张正弦函数表 ， 三相查取给定电压波瞬时值的地址始终互差 55H， 这样就实现了三相对称输出。

　　4 实验结果

　　图4：阻感负载的电压电流波形。

　　从实验结果来看 ， 采用此算法的系统运行稳定可靠 ， 调制的频率可按照设定要求输出 ， 电流过零死区小于 1ms， 满足控制要求 ， 电压电流波形比前两种控制策略所得波形更佳 ， 并且由于规则采样减少了输出波形中的次谐波含量 ， 从而可以扩大 AC/AC 变频器输出频率的上限。