基于DSP正弦波調制的三電平變換器
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（d）AB線電壓波形
圖2 SPWM原理圖
3 基于DSP的三電平SPWM的實現
TI公司的TMS320LF2407ADSP是面向電力電子控制領域的，它具有兩個事件管理器模塊EVA和EVB，能夠實現PWM對稱和非對稱波形；外部引腳PDPINTx快速封鎖PWM通道；可編程的死區控制；3個捕獲單元；片內光電編碼器接口電路；16通道的A/D轉換。另外，它還有串行通信接口(SCI)，16位的串行外設接口模塊(SPI)和控制器局域網絡(CAN)2.0B模塊。LF2407A可以很好地實現電力電子領域的控制。DSP實現SPWM控制三電平變換器的控制框圖見圖3。對稱的規則采樣PWM法比較簡單，適合于數字控制的實現，它的原理是在三角載波的峰點（谷點）的時刻采樣正弦波調制信號而形成的波形，采樣周期Ts為三角載波的周期。用DSP實現SPWM控制的過程中，主要是計算各個載波周期內的開關時間。圖4是計算載波周期內開關時間的中斷程序流程圖。中斷程序主要就是計算第N個載波周期內的開關的時間，其中v0為正弦波的幅值。表1是DSP的信號與開關管對應表。表2是各個扇區內CMPRx的值表。
表1 DSP信號和主功率管的對應關系
| PWM1 | PWM2 | PWM3 | PWM4 | PWM5 | PWM6 |
|---|---|---|---|---|---|
| Sa3 | Sa1 | Sa4 | Sa2 | Sb3 | Sb1 |
| PWM7 | PWM8 | PWM9 | PWM10 | PWM11 | PWM12 |
| Sb4 | Sb2 | Sc3 | Sc1 | Sc4 | Sc2 |
表2 CMPRx在各個區內的值
| CMPR1 | CMPR2 | CMPR3 | CMPR4 | CMPR5 | CMPR6 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Z1 | v0sinθ | T | v0sin(π/3－θ) | T | 0 | T－v0sin(θ＋π/3) |
| Z2 | v0sin(θ＋π/3) | T | 0 | T－v0sinθ | 0 | T－v0sin(π/3－θ) |
| Z3 | v0sin(π/3－θ) | T | 0 | T－v0sin(θ＋π/3) | v0sinθ | T |
| Z4 | 0 | T－v0sinθ | 0 | T－v0sin(π/3－θ) | v0sin(θ＋π/3) | T |
| Z5 | 0 | T－v0sin(θ＋π/3) | v0sinθ | T | v0sin(π/3－θ) | T |
| Z6 | 0 | T－v0sin(π/3－θ) | v0sin(θ＋π/3) | T | 0 | T－v0sinθ |
圖3 DSP控制的三電平變換器框圖
圖4 中斷程序流程圖
4三電平SPWM的仿真研究
為了研究載波調制的諧波消除效果，采用電力電子專用仿真軟件PSIM對圖1所示的三電平變換器進行了仿真研究。仿真參數設置載波的頻率fc=10kHz，調制正弦波的頻率fm=50Hz，幅度調制比為ma=0.9。相電壓、線電壓的仿真波形如圖5（a）所示。從仿真結果不難看出三電平的諧波主要集中在載波頻率的倍數的位置，如圖5（b）所示，而低次諧波很小。
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