基于TMS320F2812的三電平逆變器載波調(diào)制方法研究

TMS320F2812片上集成的外圍設(shè)備中有2個事件管理器(EVA、EVB)，每個事件管理器含有3個全比較單元，每個全比較單元有兩路互補的PWM輸出，因此共有12路兩兩互補的PWM輸出，正好對應(yīng)三電平逆變電路的12個主開關(guān)器件。其中的對應(yīng)關(guān)系如表1所列。

此外，為使12路PWM協(xié)調(diào)工作，必須使EVA、EVB同步工作，就好像它們共用一個計數(shù)器，且具有相同的周期比較寄存器的值。由于EVA的比較單元計數(shù)器為GP timerl，EVB的比較單元計數(shù)器為GP timer3，為了使六個比較單元同步工作，就必須使GP timer1和GP timer3同時啟動。但由于一條指令只能啟動一個計數(shù)器，因此，要用連續(xù)兩條啟動指令分別啟動兩個計數(shù)器。TMS320F2812浮點式DSP的最高指令執(zhí)行速度為150 MHz，可使得指令周期縮短到6．67 ns。因此，兩個計數(shù)器雖不能完全同步，但滯后僅為幾個納秒，遠小于2微秒的死區(qū)時間，這對于千赫茲級的開關(guān)頻率來說，可以忽略不計。因此，以單個TMS320F2812控制器為平臺構(gòu)建系統(tǒng)，可以節(jié)約大量的外圍邏輯電路，降低成本，同時可提高系統(tǒng)的可靠性。
本程序的設(shè)計載波頻率為20 kHz，調(diào)制波為50 Hz標準正弦波。DSPF內(nèi)部可將時鐘頻率分頻為60MHz。由于載波周期為50μs，寄存器的值應(yīng)該設(shè)置為1500，幅度調(diào)制比M為0．92，計數(shù)器初始值設(shè)為O。由于載波比為400，所以一個正弦波周期可響應(yīng)400次中斷，實時值與計數(shù)器值比較可產(chǎn)生控制脈沖，再通過死區(qū)單元產(chǎn)生互補的一對MOSFET信號，故可設(shè)置死區(qū)時間為2μs，且刪除小于0．67μs以下的窄脈沖。

按照上述參數(shù)，其實驗驗證結(jié)果如圖7所示。其中，圖7(a)為開關(guān)T1、T3的互補關(guān)系； (b)為開關(guān)T1、T2在一個正弦波周期內(nèi)按照正負交替導(dǎo)通作用； (c)為其互補信號的死區(qū)時間。

5 結(jié)束語
本文分析了兩種常見的載波調(diào)制方法及其仿真驗證；并采用TMS320F2812 DSP作為系統(tǒng)的控制芯片，改進并簡化了傳統(tǒng)的層疊三角載波脈寬調(diào)制方法，同時利用改進的算法編制了一套DSP的控制程序。實驗結(jié)果表明，改進后的算法使得DSP編程非常容易，且脈沖序列工作穩(wěn)定。是一種適用于中、大功率變頻器等裝置的功率模塊設(shè)計方案，對工程應(yīng)用有較強的指導(dǎo)意義。