基于DSP控制的三相AC/AC變頻器控制方案的研究

　　y=4rf （1）

　　y=200t+b （2）

　　可以求得 y=（50xrf）/（50rf）

　　ta=（1-y）/200

　　式中 ta 為延遲角 a 對應的時刻。 將 DSP 的 TPINT1 周期設置為 Tmin=20/29ms 用來表示最小的定時單位 ta 轉換成相應的定時量。 在 TPINT1 中斷中 ， 給各個定時變量進行減計數操作。 當減計數值到零時， 立即根據波頭值觸發相應的晶閘管。具體實現可見參考文獻。

　　3 規則采樣法

　　在余弦交點法實現的AC/AC變頻器中 ， 有算法較為復雜和其輸出的基波電壓幅值較小的缺點。從采樣控制的角度看 ，對輸入基準波的采樣值只是在交點處才是有效的 ， 所以可以把各交點看成是采樣點？。 因此 ， 采樣點是不等距、 不規則的。由此使得輸出波形的高次諧波成分加大。

　　規則采樣法是在每個采樣點（選自然換相點）采樣基準波電壓值 ， 然后計算由該電壓值所對應的觸發控制角 ， 以該觸發角觸發下一相晶閘管。 如圖3所示 ， 上部是一組橋的輸出電壓波形圖 ， 下部是同步電壓和基準電壓的波形圖。

　　圖3：基準波采樣點和同步波觸發點。

　　系統在自然換相點采樣基準波得到的采樣值 ， 如圖中 1、2、3、------， 各點 ， 然后按這些采樣值在同步電壓波上計算相應的觸發控制角 ， 如圖中1‘、2’、3‘、------，各點 。 這些點就是要求的換相點。

　　本系統采用給定基準波幅值和頻率 ， 然后查正弦表得到采樣點的基準波瞬時值 。正弦函數按等時間間隔（3.3ms）離散化 ， 依次存在 DSP 內存的 256 個單元中 。DSP 響應電源同步信號中斷 （ 即自然換相點 ）時 ， 按步長A（ 即地址差 ） 查表 ， 每查一次瞬時值， 將查表地址遞增 A。 當查表地址遞增到 256 時便完成一次循環 ， 對應的時間等于一個輸出周期 T0， 所以變頻器的輸出頻率與查表步長之間的關系為：

　　由上式可見 ，fo 與 A 成正比 ， 改變 A 即可改變輸出頻率實現變頻。 查表得到的瞬時值乘以 K 值即可改變輸出電壓幅值 ， 以實現變壓。 然后根據瞬時值查同步電壓波的反余弦函數表 ， 得到觸發角的值 ， 轉化成 DSP 的定時量。 定時到， 則觸發相應的晶閘管。

　　為了使變頻器輸出對稱 ， 三相給定的正弦函數互差 To/3， 并與各自的反組正弦函數波成軸對稱。 用表地址描述的時間軸即 0、To/3、To/2、To 時刻分別對應于表地址：××00H、××55H、××7FH、××FFH。所以只需制作一張正弦函數表 ， 三相查取給定電壓波瞬時值的地址始終互差 55H， 這樣就實現了三相對稱輸出。

　　4 實驗結果

　　圖4：阻感負載的電壓電流波形。

　　從實驗結果來看 ， 采用此算法的系統運行穩定可靠 ， 調制的頻率可按照設定要求輸出 ， 電流過零死區小于 1ms， 滿足控制要求 ， 電壓電流波形比前兩種控制策略所得波形更佳 ， 并且由于規則采樣減少了輸出波形中的次諧波含量 ， 從而可以擴大 AC/AC 變頻器輸出頻率的上限。