不同SPWM波形生成算法及其实现

不同SPWM波形生成算法及其实现□唐玉兵泸州职业技术学院了互联网+安全______________________________________________________ Internet Security

【摘要】 本文介绍了对称规则采样法、不对称规则采样法和等效面积法三种不同PWM波形生成算法的运用情况，基于TMS320LF2407在线生成TMS320LF2407波形，通过实地测验可见不同算法运用特征不一，对称规则采样法采集SPWM波形较 为方便快捷，速度较快，运用等效面积法采集SPWM波形对称性良好，精密度较高，输出波形谐波小，采用不对称规则法进行 SPWM波形采样，运用性能位于对称规则采样法、等效面积法两者之间，变频技术结合实际情况灵活选择运用SPWM波形生成算法。 【关键词】SPWM波形生成算法TMS320LF2407 输出波形50Hz工频用电设备运行中存在着一定的局限性，长期 运行之后可能出现功率因数运行较低以及运行效率较低的现 象，针对此提出了变频技术，具有更广的应用范围，技术较 为成熟，综合运用了信息技术、现代电子技术、智能技术等， 该技术的应用核心为对SPWM波形的有效控制。不同波形生 成算法具有不同的应用特征。―、SPWM波形电力设备早期运行中，主要是通过模拟电路组成正弦波 与三角波产生电路，两者交点主要通过比较器进行。此种操 作方式电路系统较为复杂，密度性有限。电路设计过程较为 复杂，当前应用不多|1]。现代已经运用了微机、单片机促生成SPWM波形，本 文研究了 TI公司研发的电机专用控制芯片TMS320LF2407， 提升SPWM算法的计算精度与计算速度。TMS320LF2407属 于240x系列DSP芯片升级产品，采用240x系列DSP芯片 设计方式，显著提升了计算能力，具有240x系列DSP芯片， 具有150MIPS，最高运行速度，具有12位模数转换器（ADC) 以及0.25MB闪存，被广泛运用至电机的三相逆变器、数字 化控制等领域之中[2]。许多出现问题的主播或平台机构会在多个领域、多个问题同 时存在。为此需要建立有力的联合执法惩戒机制，并与社会 信用体系建设有效接轨，既通过典型案例的查处来规范直播 行业，教育和震慑业界，也通过联合执法来提高执法部门的 专业水平，通过信用行为奖惩机制形成文明直播的良好社会 风尚。4.5提高从业者网络素养网络直播从业者的网络素养参差不齐，南京1〇〇万级以 上的达人主播已超过290多人，10万级以上的达人主播数量 更加巨大，对其个人和所属机构内容负责人进行政策法规的 辅导十分迫切。鉴于培训面大，涉及部门法规多，可以授权 专业社会力量组织集中培训，组织相关部门开展政策法规辅 导和意识形态教育，融人网络直播技术和企业经营等方面内图1对称SPWM波形产生路线图 运行中可产生6路带有可编程死区，并输出极性PWM 波。一般由定时器计数模式、定时周期决定载波开关频率。 T1不断计数时，对比全比较单元中的比较寄存器CMPRx与 计数器数值，随着数值匹配，引脚PWMx信号会产生翻转， 随着T1向上及向下计数，会分别产生一次数值匹配，在一 个周期内实现两次匹配，产生对称PWM信号，计算中，在容。培训后颁发从业证书，建立黑名单制度，逐步规范直播 行业。4.6推动行业组织建设横向来看，杭州、上海、广东、重庆、合肥等直播产业 发展较好的地区往往会成立以“促进产业发展，强化行业自 律”为主要宗旨的视听和直播行业协会或产业协会。以南京 市网络直播行业现状，成立“南京网络视听和网络直播行业 协会”的条件逐步成熟。规范推动行业组织的建设将有利于 对接并整合资源，促进产业聚合、产生规模效应，将“头部 效应”转化为“良币淘汰劣币”的管理红利；有利于深耕垂 直领域，打通并延伸产业链条，做出南京行业特色；有利于 对接政府部门提供法律和政策服务，为政府出台扶持和管理 政策提供业内信息、提报专业建议，一手抓发展、一手抓规范。参考文献[1]《中国互联网络发展状况统计报告》2021 (02) : 50-53,周元菁：1980.01;性别：女；民族：汉族；籍贯：江苏省南京市；学历：本科；研究方向：网络监管；职称：助理工程师。15

9互联网+安全nternet Security脉冲周期内通过对比得出寄存期数值，即可实时改变脉冲占 空比。PWM电路对称PWM波形的产生及TMS320LF2407利 用比较单元见图1。二、对称规则采样法对称规则采样法是基于自然采样法而产生的算法形式， 运用中将三角波与阶梯波的正弦波进行相交，据此计算出脉 冲宽度。此种计算方法运用中在三角波位置和顶点位构建正 弦波采样方式，据此生成阶梯波|3]。三角载波的幅值值Uc以单位量1表示，是调制比a。 中的正弦波与三角波通过向上平移一个单位1得出正弦调制 波的幅值Ur，图形之中的正弦波和三角波均为向上平移一 个单位之后而得出，此种计算方式与横坐标轴中得到的计算 数据一致。可通过底点采样，结合相似三角形原理，得出A 相开通时刻的脉冲宽度。利用simulink模型进行建模分析，在正弦调制信号参 数设置中，Frequency=pi/0.15，Amplitude=0_9，A 相的初相 phase (rad)分为 0, B 相初相 phase (rad)为-pi/1.5，C 相初相 phase ( rad )为-pi/0.76。“source” 库中 “repeating sequence”模块产生等腰三角载波信号，将参数设置为 [0, 0.01, 0.02]、[1.2, -1.2, 1.2],代人实际运算场景，得 出 A=1.2, period=0.03s,波比 N=15,可见在1个正弦波周期中具有15个脉冲。使用运算方 式对比载波与调制波，得出SPWM触发脉冲波形。通过通断 三相逆变桥开关器件，在输出端位置得出SPWM三相波形 〇为分析构建方针参数，设置Stop time:0.3，Start time:0.0，Solver options:ocle23ti>。 设置 scopel，scope2， scope3参数，分别表7K为Data history —► Save data to workspace —► variable name: 在参数设置中，表不为yl，y2，y3, Forma丨：Array。 参数设置之后，设置控制程序，表示如下： subplot ( 41 1 ) ; plot (yl(:，2), yl(:，1)，yl(:，1)， yl (:，1)，yl (:，3)，yl (:，4)，yl (:，2)，yl (:，5 )，’ k-);axis ([0 0.3 -1.3 1.4])；subplot(413 )；plot(y22(:,i),y20 (:,2 )V);subplot(415 )；；plot(y21(：,i >,,y23 (:,1 )V);subplot(412 )；；plot(y21(：,i),，y24 (：,2 )V);subplot(313)；；plot(y32(：,i),,y30 (:,1 )k丨）；subplot (311)kf);plot ( y31 (:,1 ) , y31 ( :, 2subplot (312)k');plot ( y3 1 (:，1 )，y33 ( :，1控制程序并行处理之后即得出三相相电压SPWM波形。三、 不对称规则采样法不对称规则采样是针对一个载波周期内进行2次采样， 为了提升正弦波与阶梯波的逼近程度，分别在三角波的底点 位置与顶点位置进行采样操作，据此得出A相开通时刻的脉冲宽度|41。不对称规则采样法采样方式具有与自然采样相近的脉 宽，输出波形更好。不对称规则采样法运用中，需要实时计算两个正弦数值， 通过查表可计算出控制程序中的正弦数值，因此脉冲宽度数 值计算中需要设计更为复杂的应用程序，系统需要更多的运 行时间。实际运行中采样交点和实际相交点之间存在一定偏 差，三角载波交点和采样点水平延长线均位于正弦调制波同 一侧位置，因此运行中，低电平脉宽比自然采样更长，不对 称规则算法的高电平脉宽更短，增加了采样时的误差151。将调制波频率fr设置为500赫兹，载波比N=22，调 制比M=0.9,通过编程分析与计算得出调制波周期内脉冲个 数、脉冲宽度tvv，起点时刻ta、终点时刻th等各项指标数值。 三角波uc的频率为fc=fr*N，正弦调制波ur=Msin to rt。 fc=fr*N; wr=2*pi*fr;M=0.8； N=23; fr=520; ta=[ ]; th=[ ]; tw=[];twi=0.5* ( 1+M*sin ( wr*ti ) ) /fc; % 脉冲宽度 ti= ( i+0.5 ) /fc; % 采样时刻 11=0.26* ( 1-M*sin ( wr*ti ) ) /fc; tw=[tw, twi]; ta=[ta, tai]; th=[tb, thi]; tai=i/fc+t 1; thi= ( i+1 ) /fc—tl; end[ta; tb; tw]*le+6.控制系统运行程序中，正弦周期内脉冲宽度及开关点表 示如下表1。四、 等效面积法根据采样控制理论的研究结果，在冲量一致而形状不相 同的窄脉冲上存在惯性环节时，具有基本相同的运行效果。 窄脉冲面积即冲量。结合正弦数值、已知数据等得出不同脉 冲宽度，即等效面积计算法，正弦脉宽调制时，基于面积相表1半个正弦周期开关点、脉冲宽度脉冲序列123456起点ta119.75298.532177.665257.302337.832419.345218.38496.990176.084255.957336.842418.911终点tb166.467154.601242.131328.665414.010497.74264.944153.007240.579327.374413.141497.744脉宽tw146.76456.06564.46571.36576.16778.551246.55456.02164.48471.42176.32478.844

160]■互联网+安全internet Security等理论构建矩形脉冲波形|61。见图2。

模式、减计算模式得出左右对称双极性正负脉冲液，基于 T1PR周期寄存器得出单元1的比较寄存器数值。在上述三种不同方法运用中，EVA定时器1时钟频率为 75MHz，调整波频率400Hz，载波比36，调整比0.9，通过 调制波周期内脉冲个数及宽度数值分析可知：对称规则采样法脉冲值表示如下：2909.905 3308.734 3649.156 4030.695 4331.891 4580.581 4769.206 4892.051 4945.41 4927.552 4839.127 4682.794 4463.291 4187.303 3863.201 3500.844 3111.231 2706.208 2298.080 1899.249 1521.827 1177.28 876.1020 627.4151 438.7871 315.9449 262.6281 280.4541 368.8769 525.2142 744.716 1020.707 1344.812 1707.175 2096.784 2501.807 运用不对称规则采样法不对称规则采样法得出的脉冲数 值表示如下：2808.063 3209.984 3593.504 3946.951 4259.600 4521.93 4726.002 4865.589 4936.51 4936.451 4865.591 4725.989 4521.929 4259.591 3946.941 3593.489 3209.977 2808.0512399.918 1997.989 1614.474 1261.028 948.3874 686.0496 481.9889 342.4042 271.541 271.5424 342.4154 482.0131 686.0795 948.4242 1261.081 1614.525 1998.041 2399.98 通过等效面积法计算得出的脉冲数值表示如下：2808.021 3209.51 3593.21 3946.656 4259.191 4521.461 4725.484 4865.031 4935.881 4935.876 4865.03 4725.471 4521.46 4259.176 3946.607 3593.254 3209.832 2807.959 2399.93 1998.142 1614.724 1261.364 948.8021 686.5306 482.5210 342.9717 272.1230 272.1269 342.9849 482.5427 686.5601 948.8383 1261.407 1614.771 1998.189 2400.014 不同SPWM波形生成算法对比研究中，在DSP硬件电 路中分别下载这三种算法程序，在20MHz中示波器中对比 分析DSP中的PWM1引脚现象，据此得出一相SPWM波形 m〇五、实验结果本次研究中，在进行SPWM控制脉冲生成与控制过程 中，主要研究前半个正弦周期开关点，通过编程计算与分析， 研究出正弦周期内脉冲宽度及开关点，在在调制度M=0.9情 况下，得出表1的计算结果w。Ml调制度时，tai=al, M2调制度时，得出tai=M2/ Ml*al。通过波形观察得出，三相波形对称时，相位互差 2 tt/3，同时三相SPWM相电压波形镜对称，表示为u ( oit )=—U ( O) t+ 7T ) 〇可见，采用3的倍数的载波比N，逆变器输出表示为三 相对称交流电压，两个相位相差数值120。〜111。载波比值 为奇数状态下，SPWM相电压波形是Ud/2双极性方波，且 满足正、负半周镜对称。通过对称规则采样法采集SPWM波 形的操作方式较为方便快捷，速度较快，运用等效面积法采 集SPWM波形具有较好的对称性，精密度较高，输出波形 谐波小，采用不对称规则法进行SPWM波形采样，运用性 能位于两种操作方式之间。20MHz中示波器中研究DSP中 的PWM丨引脚现象，通过数值代人及运算分析即得出一相 SPWM波形。本文研究中，结合TMS320F2812硬件特征，研究了三 种不同SPWM波形生成算法各自的运用特征，可分别将其运 用在所需要的场所之中。参考文献[1] 陈楠.单相并联型有源电力滤波器周期频率调制策略研究IP].吉林大学,2019.[2] 刘军，吴贤勇.基于模糊P1D算法的SPWM闭环控制研究[J].电子测量技术，2019,42(16):66-70.[3] 潘岱，胡钊瑞，胡正龙.基于单片机的SPWM控制逆变器的设计与实现m.电子制作， 2019(13):66-67+86,[4JNIK0 SETIAWAN.三相逆变器SPWM与SVPWM算法的对比与联系[D].西南交通大学，2019.[5]李春梅.张量通信波形生成模型及其半盲接收算法研究[D].哈尔滨工程大学，2019.[6】武亮亮.三电平变流器谐波特性分析与调制策略改进[D].北京交通大学,2019.|7]黄治.基于C0RDIC算法的SPWM控制器研究与设计[D].西安科技大学，2019.[8] 孔德旭.一种采用DSP处理器的电压及频率可调中频电源的研制P].吉林大学，2019.[9] 马其.Z源三电平NPC逆变器拓扑结构及其控制算法的研究卩].西华大学，2019.[10] 李宏涛.一种无电解电容的交直交变频电路结构和控制方法研究[D].陕西科技大学,2019.[11】孔德旭.一种采用DSP处理器的电压及频率可调中频电源的研制[D].吉林大学,2019.唐玉兵，男，1979.1,汉族，四川宜宾，学士，讲师，电子信息工程，单位：泸州职业技术学院