解析基于DSP設計變頻電源數字控制系統程序

圖4為電壓、電流雙閉環數寧控制流程圖。在實際應用中，考慮到一些具體情況，還需對電壓調節器的數字PI調節及電流調節器的數字P調節加以一定的限制，針對不同的情況采取最佳控制方法。故在圖4中(1)、(1’)、(2)、(3)、(3’)處采用了一些改進算法及策略，下面分別加以簡單介紹。

在圖4中(1)和(1’)處設置了死區，岡為在輸出變化較小時，通過計算得到的PWM控制寄存器的值可能也會有小幅度的振動，這樣會使系統不穩定。若設置適當的死區范圍，則可以消除由此引起的振蕩，又不會太大影響輸出精度。根據實際情況分別設定最小輸入偏差量e1(e1’)，即當|ev(k)|e1(|ei(k)|e1’時，控制最保持不變，跳過PI運算或P運算；圖4中(3)和(3’)處對相應的輸出值進行了限幅，這是由于當PI調節器或P調節器中輸出值很大時，不僅容易造成控制規律錯誤，而且可能引起系統損壞，輸出限幅可以避免上述情形的發生：PI調節引入積分環節的目的是為了消除靜差，提高精度，但當被控量與設定值的偏差較大時會造成PI運算的積分積累，引起系統較大的超調，穩定性減弱。故在圖4中(2)處對PI控制積分分離，設置偏差閾值e0，當|ev(k)|>e0，取消積分作用，用P控制，當|ev(k)|≤e0，引入積分作用，這樣既保持了積分作用，又減小超調量。使系統的控制性能有很大改善。

4 實驗結果

根據上述基本編程思路，編制了一個凋制比N可任意改變的通用SPWM產生軟件，只要通過按鍵輸入相應的數據，就可以根據負載的需要產生任意輸出頻率和電壓幅值的SPWM波。研制了一臺容量為5000VA的變頻器樣機，并進行了實驗，實驗結果表明，輸出電壓波形光滑，波形失真度低，輸出電壓的THD≤2％。圖5中，通過實時改變給定頻率以調節輸出電壓頻率，頻率由低逐漸增高，圖6中，通過實時改變給定電壓幅值以調節輸出電壓，電壓由低逐漸增高。從頻率、電壓的動態過程可以看出系統實現了實時變頻和變壓。

5 結語

數字信號處理器（DSP）做某些模擬工作比模擬電路要出色，因此得以生存。在某些情況下，由于成本或復雜性的原因，任務甚至不能考慮用模擬電路，DSP仍然是一種可行的選擇，在很多情況下可以輕松地完成那些任務。這是因為DSP進行算術運算既好又快，如加法和乘法。聰明的數學家和工程師利用了這一實際，通過創造算法來解決主要采用兩種數、運算的復雜的信號處理任務。本文以DSP作為主控芯片，設計并實現了SPWM變頻電源數字化控制，該方式控制靈活、調試方便、可靠性高。在使用雙閉環控制策略的變頻電源中，應用適合于DSP特點的一些算法，編程產生了可以變頻變壓的SPWM波信號，設計的方法是可行的。數字化使得系統具有很強的可編程性，這樣系統更易于更新和升級，并獲得了比較好的實驗效果。為了更好地理解各種DSP芯片的可用選項以及器件各部分是如何配合作為一個整體，分析當今市場上幾種有代表性的DSP是有幫助的。我們將仔細研究單核、單核加微控制器以及多核DSP芯片的例子。