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基于PIC单片机的SP绝缘型号WM控制技术
浏览: 发布日期:2017-09-03


本页文章链接: http://www.ming-hua.com/huanyangban/2017/0905/10647.html
引言 在UPS等电力电子设备中,控制方法是核心技术。早期的控制方法使得输出为矩形波,谐波含量较高,滤波困难。SPWM技术较好地克服了这些缺点。目前SPWM的产生方法很多,汇总如下。 1)利用分立元件,采用模拟、数字混和电路生成SPWM波。此方法电路复杂,实现困难且不易改进; 2)由SPWM专用芯片SA828系列与微处理器直接连接生成SPWM波,SA828是由规则采样法产生SPWM波的,相对谐波较大且无法实现闭环控制; 3)利用CPLD(复杂可编程逻辑器件)设计,实现数字式SPWM发生器; 4)基于单片机实现SPWM,此方法控制电路简单可靠,利用软件产生SPWM波,减轻了对硬件的要求,且成本低,受外界干扰小。 而当今单片机的应用已经从单纯依赖于51系列单片机向其它多种单片机发展,尤其以嵌入式PIC单片机的发展应用更为广泛。PIC单片机含具有PWM功能的外围功能模块(CCP),利用此模块更容易通过软件实现SPWM,且具有更快的执行速度。本文采用软硬件结合设计的方法,利用面积等效法,并且基于PIC单片机实现对试验逆变系统的SPWM控制。 1 面积等效的SPWM控制算法 目前生成SPWM波的控制算法主要有4种。 1)自然采样法; 2)对称规则采样法; 3)不对称规则采样法; 4)面积等效法。 理论分析后知自然采样法和面积等效法相对于规则采样法谐波较小,对谐波的抑制能力较强。又因为PIC单片机片内无较大空间实现在线运算,所以自然采样法不利于软件实现。本文的试验系统采用面积等效法实现SPWM控制,其原理如图1所示。
图1 SPWM面积等效算法利用正弦波小块面积S1与脉冲面积S2相等原则,将正弦波的正半周分为N等分,则每一等分的宽度为π/N弧度,利用面积等效法计算出半个周期内N个不同的脉宽值,将产生的脉宽数列以列表形式存于PIC单片机的ROM中,以供程序调用。 脉宽产生的基本公式为 式中:M为调制度; N为载波比,即半个周期内的脉冲个数,实验中N取64; k取值为0~63。 由式(1)计算出的实际脉宽转换成计时步阶后生成64个值的正弦表存入PIC的ROM中以供调用。产生的SPWM脉宽表是一个由窄到宽,再由宽到窄的64个值的表。 2 软硬件结合试验系统 以PIC单片机内部的两个外围功能模块(CCP)为基础,利用该模块具有的PWM功能,软件控制两路SPWM波形的输出。再将这两路SPWM波利用互补导通原则变换成4路,经隔离放大后驱动IGBT逆变器,实现对输出的控制。 2.1 硬件设计 试验硬件系统如图2所示。选择PIC单片机的中档系列,该系列单片机的主要特点有: 1)具有高性能的RISCCPU; 2)除程序分支指令为两个周期外,其余均为单周期指令,且仅有35条单字指令; 3)8K×14个FLASH


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