变流技术
Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ 《电气自动化｝２０１１年第３３卷第５期
基于ＤＳ Ｐ的新型Ｓ ＰＷＭ采样方法
陈明星时斌陈益果
（东南大学电气工程学院，南京２１００９６）
摘要：介绍利用数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２产生ＳＰＷＭ波形的方法。分析比较了目前常用的几种ＳＰＷＭ采样方法。提出了一种
新型的不对称规则采样法。与传统的不对称规则采样相比，此方法更加接近自然采样。同时，给出了用ＤＳＰ实现的关键计算
公式，并在硬件电路上实现，验证了该方法的可行性和有效性。
关键词：ＤＳＰ正弦脉宽调制２８１２逆变器查表 ［中图分类号］ＴＭ４６４［文献标志码］Ａ［文章编号］１０００—３８８６（２０１１）０５—００４５—０３
Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ ＳＰＷＭ Ｂａｓｅｄ Ｏｎ ＤＳＰ
Ｃｈｅｎ Ｍｉｎｇｘｉｎｇ Ｓｈｉ Ｂｉｎ Ｃｈｅｎ Ｙｉｇｕｏ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２ １ ００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｓｏｍｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ＳＰＷＭ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ＴＭＳ３２０１７２８１２ ｃｈｉｐ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ
ｔｙｐｉｃａｌ ＳＰＷＭ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ．Ａ ｎｅｗ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｒｕｌｅｓ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ
ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｒｕｌｅｓ ｓａｍｐｌｉｎｇ．Ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｗａｓ ｃｌｏｓｅｒ ｔｈａｎ ｎａｔｕｒａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，
第二节 正弦波脉宽调制SPWM控制法
1．2．1 正弦波脉宽调制SPWM
逆变器结构
典型的交流-直流－交流逆变器的结构如图2-1-3所示。
图2-1-3： 变压变频器主电路结构图
图2-1-3中，单相交流或三相交流供电经非控全波整流，变成单极性直流电压；该直流电压经有源或无源功率因素校正电路PFC（Power Factor Correct）得到直流母线电压 Udc，某些情况下功率因素校正电路可以省略。逆变器的核心电路是由六个功率开关器件Q1-Q6构成的三相逆变桥，每个桥有上下两个桥臂；上桥臂上端接直流母线电压正端（DC+），下桥臂下端接直流母线参考端（DC-）；对于交流异步电机的驱动，为防止直通，上、下桥臂通常设置为互补工作方式：上桥臂导通时，下桥臂截止；下桥臂导通时，上桥臂截止。三桥臂中间输出接至负载：三相感应电机的UVW输入端。
功率开关器件Q1-Q6可以是晶闸管GTO，双极性功率晶体管BJT，金属氧化膜功率场效应管MOSFET，绝缘栅型双极性功率晶体管IGBT。
IGBT具有开关速度快、承载电流大、耐压高、管耗小等特点，在电源逆变器中得到最为广泛的应用。
对于感性负载（电机），为了保护IGBT，常需加续流二极管D1-D6，用以在开关管关断时形成电流回路。IGBT通常已与续流二极管封装在一起。
电容C用于能量缓冲，可保持直流母线电压Udc相对稳定。 为了在电机的UVW端线上输入三相平衡的交流电，通常做法是依一定规则用PWM信号PWM1L-PWM3H去控制逆变器的六个开关管的开关状态。
所谓的正弦波SPWM（Sinusoidally PWM）技术，就是用正弦波去调制PWM信号的脉宽，即：功率管的输出为一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其宽度依正弦波规律变化；对交流输出波形的幅度对称性及相位要求不是非常苛刻的应用来说，PWM信号的频率通常保持不变。这种控制策略也叫异步控制法，即载波信号的频率独立于调制波频率。见图2-1-4。
SPWM波的产生
SPWM波的产生1)SPWM波生成的流程图SPWM 波的产生可以通过硬件电路生成或通过软件编程生成。通过硬件电路实现SPWM波的方法往往电路复杂,控制精度难以保证。而用软件编程的方法由于是采用数字控制方式,可以获得调节灵活,稳定可靠,性能优越的控制效果,但是要求中央处理器的运算速度快,运算能力强。TMS320F2812芯片具有高速优异的运算功能和功能强大的PWM波发生模块,因此采用软件编程方便实用。SPWM调制信号生成说明如图:通过软件编程的方法来生成SPWM波,其原理是基于正弦控制波和三角载波相交以确定开关通断时刻。用软件生成SPWM波一般有两种方法:查表法和计算法。查表法,即离线计算出相应的脉宽数据,写入EPROM,实际控制时。由DSP通过查表和加减运算得到脉宽和间隔时间,以此控制功率器件的开通时间。计算法,即根据理论推导出脉宽函数表达式,由DSP在实际控制时实时在线计算,以获得相应的脉宽和间隔时间。一般来说,前者将占用大量存储空间,而后者则需要大量的运算时间。2)死区的概念及生成在电机控制和功率电子应用场合中,两个功率器件(上臂和下臂)被串联放在一个功率转换支路中,为避免直通,两器件的开通周期必须不能重叠,这就需要一对非重叠
的PWM输出来正确的控制这两个器件。在一个开关管的关断和另一个开关管的导通之间要插入一个时间间隔,即死区时间。这段延迟是由开关管的开关特性和负载特性决定的。设计死区单元的目的是在任何情况下,确保上臂器件和下臂器件的开通时就爱你没有重叠。对每一个输入信号PHx,会产生两个输入信号DTPHx和DTPHx_,波形图如图所示,当比较单元和相关输出的死区未被使能时,这两个信号是相同的。当死区被允许用于比较单元时,这两个信号的转换边沿被一个称为死区的时间间隔分开,这个时间间隔称为死区时间,大小由死区控制寄存器DBTCON中的相应位设定。
２０１ ３年第９期 （总第２５２期） 黧鸯熊嫠 ＮＯ．９．２０１ ３ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ
．２５２）
基于ＤＳＰ的ＳＰＷＭ波形产生算法研究
叶程黄梓瑜 白 琳赵松柏 曾 萍 高文刚
（西南石油大学，四川成都６１０５００）
摘要：在ＳＰＷＭ技术中，对称规则采样法是一种应用较广泛且实用的方法，其效果接近自然采样法，而计算
量却比自然采样法小得多。通过ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５对传统的规则采样算法进行改进，能得到波形更好的
半周波ＳＰＷＭ波。
关键词：ＤＳＰ２８３３５；规则采样法；ＳＰＷＭ ： 中图分类号：ＴＮ９１ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－２３７４（２０１３）０９—００１６－０３
正弦脉宽调制（ＳＰＷＭ）技术，在逆变领域中应用广
泛，属于核心技术之一。ＳＰＷＭ控制技术分为单极性控制
和双极性控制方式。而单极 Ｉ￣ＳＰＷＭ波性能更加优越。
（１）开关损耗比双极性ＳＰＷＭ减少一半。
（２）输出电压谐波量比双极性的更低。
（３）更易于实现数字控制。
因为ＤＳＰ具有功耗小、运算速度快、精度高、性价比
高等优势，因而在ＳＰＷＭ数字化控制技术中备受青睐。本
文通过对传统的规则采样法进行研究，针对ＤＳＰ２８３３５自身
特性提出改进的规则采样算法，得出比较寄存器的值，并
予以实现。
１ 对称式规￣ＪＩＳＰＷＭ采样法（负峰值）
所谓对称式规则采样法，是在三角波（载波）的对称
轴所对应的时刻对正弦波（调制波）进行采样，以确定脉
冲的前后沿时刻，而不是在载波与调制波相交时采样。对
称式采样法有两种方式：一种是在载波的正峰值时刻进行
采样；另一种是在载波的负峰值时刻进行采样，得到采样
时刻正弦波值，在该值处作平行线与三角载波波交于Ａ、Ｂ
两点，如图１所示：
１６ 图１对称规则采样说明图
在载波负峰值时刻ｔ。对调制波采样，得到载波与调制 波交点Ｄ，过Ｄ点作水平线交于Ａ、Ｂ两点。
此时调制波函数为：
