基于DSP的高速变频控制系统高频SPWM控制器设计
梁中华，杜继光，杨霞
(沈阳工业人学，辽宁沈阳110870)
摘要：文章采用TMs210F2812型号DsP控制高速变换器功率开关器件，采用对称规则采样算法和分段脉宽调制技术生成高频sPwM波形，并给出主要的程序流程和实现方法。最后，经实验观测波形结果正确无误，验证了设计方案可行。
关键词：TMs2lOF2812；高频控制；对称规则采样算法
0引言
数字信号处理器（DsP）的高速运算能力使很多复杂的控制算法和功能得以实现，同时将实时处理能力和控制器的外设功能集于一身，在控制领域内也得到很好的应用，给交流电动机变频调速技术注入了新的活力，使变频调速系统真正达到了体积小、重量轻、成本低、效率高、无公害的要求。高速电机控制系统采用DsP控制芯片能产生抗干扰能力强，可靠性高，灵活性强的高频脉宽调制信号。
在DsP中，TMs320F2812型号是专门为电机控制设计的控制芯片，它功能强大，运算速度快，最适合于sPwM控制，由它来控制逆变器的6个开关器件，实现sPwM变频调速，文中利用TI公司TMs320F2812数字信号处理器设计高频sPwM调速器。
1 sPwM对称规则采样算法
sPwM的采样算法主要有：自然采样，对称规则采样，不对称规则采样。自然采样法是将基准正弦波与一个三角载波相比较，由两者的交点决定出逆变器开关模式的方法，而正弦波与三角波两个相邻交点的时刻，不但是载波比的函数，而且是幅度调制比的函数，而求解其与幅度调制比的关系要花费很多时间。对称规则采样法是只在三角波的顶点位置或底点位置对正弦波采样而形成阶梯波，此阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽在一个采样周期内的位置是对称的。在对称规则采样中，实际的正弦波与三角载波的交点所确定的脉宽要比生成的PwM脉宽大，即变频器的输出电压比正弦波与i角波直接比较生成PwM时输出的电压要低。不对称规则采样法是在三角波的一个周期内，利用三角波的两个峰值点对应的正弦函数值，求取的脉冲对=角波的峰值点不对称。高频率信号输出时，要求控制器处理速度及时，不对称规则采样和自然采样算法的编程较为复杂，不利于高频率信号调制，因此本文选择对称规则采样算法。
图l为对称规则采样sPwM波生成原理图，图中Us是三角载波峰值，Tc是三角载波周期，t1为采样时刻，由图可推导其数学模型：
根据三角形相似关系，则有：
将式(2)代入式(1)可得：
因此，生成的SPWM波的脉宽为
将三角波频率fc与正弦波频率fr之比即载波比Ⅳ变换得
式中，K为采样序号。则
将式(7)代入式(4)可得：
三相正弦电压彼此相位差相差120 o，要生成三相SPWM就是使用3个彼此相位差为120 o正弦波与同一个三角载波相比较求其交点。由单相SPWM |
