CN101478254A - 基于dsp的三电平spwm波形的产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种形成三电平SPWM波形的方法，尤其涉及一种基于DSP的三电平SPWM波形的生产方法，主要应用于USP中。本发明采用如下技术方案：基于DSP的三电平SPWM波形的生产方法，其包含以下步骤：1)建立依次交互通信连接的输入模块、运算模块和输出模块，以及与所述运算模块交互通信连接的存储模块；2)通过运算模块按如下程序进行i)记取数值N；ii)同时分别查表计算：b1＝t*m*a[N]和b2＝t*{1+m*a[N]}，其中N＜200时a[N]＝a[n]，当N≥200时a[N]＝－a[n－200]；并将其值分别存储到CMPR1和CMPR2中；iii)利用占空比子程序计算并将a1[N]赋值给EvaRegs.CMPR1得到正弦的上半部分；将－a1[N]赋值给EvaRegs.CMPR1得到正弦的下半部分。

Description

基于DSP的三电平SPWM波形的产生方法

技术领域

本发明涉及一种形成三电平SPWM波形的方法，尤其涉及一种基于DSP的三电平SPWM波形的生产方法，主要应用于USP中。

背景技术

三电平中点箝位型逆变器是最常用的电路拓扑，驱动产生三相三电平SPWM的波形的关键。传统的SPWM波形产生方法：将三角载波与正弦波经过比较器之后，得到一系列占空比可调的PWM。

随着数字信号处理器件的不断发展，TI公司专门针对电机控制的C2000系列DSP芯片的出现，芯片内部集成的EVA，EVB组件使得软件编写PWM驱动信号很容易，那么驱动波形的侧重点就转移到占空比可调的PWM技术实现算法上。

现有技术一：

利用DSP的事件管理器模块的3个全比较单元，通过定时器，死区发生单元及输出逻辑，采用算法来生成三相12路三电平SPWM波形。不规则对称采样法算法主要流程图如图1所示。算法思路与实现如下：

A：SPWM信号产生的原理，以A相为例：

根据流程图，在计数下溢中断程序内，计算第N个载波周期内的开关时间(不规则对称采样法：在每个载波周期内，对三角形的波峰和波谷各采样一次，对取得的两次Ton的值求平均就是占空比表达式)，并将其装入比较寄存器CMPRX中。其中Ts表示采样周期，通常程序里的开关周期与采样周期相等，Vo＝(Am/Ac)Tc/2；在这里Am表示正弦的幅值，Ac表示三角载波的幅值。

A相占空比表达式：(A_m/A_c)*(T_c/2)*(sinθ₁+sinθ₂)。

现有技术二：

方法思路同上基本一样，但在实现SPWM方法步骤上不同，算法思路：现以载波频率20K，正弦波频率50HZ为准，其实现流程：制作一周期400个点的正弦表格，将这些值存储在一数组中，直接查表判断每个取样点值的大小，并作出相应的处理，A相波形出来之后，在此基础上修改查表的指针的初时位置，得到三相三电平SPWM，现以产生A相主要流程图———如图2所示。

现有技术在算占空比子程序上很繁琐，尤其是在每个过零点都要讨论，A，B，C三相的分隔点也要讨论。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是合理的利用DSP的溢出资源，比较合理、简单地产生可靠的三电平SPWM信号，不需要额外地对产生信号进行多方面的分析；提供一种只需要合理利用溢出中断就能够解决产生占空比可变的SPWM信号，而且产生波形的效果和现有的一样；这样，可在DSP中能够节省大量的存储空间。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于DSP的三相三电平SPWM波形的生产方法，采用如下技术方案：

基于DSP的三电平SPWM波形的生产方法，其包含以下步骤：

1)建立依次交互通信连接的输入模块、运算模块和输出模块，以及与所述运算模块交互通信连接的存储模块；

2)通过运算模块按如下程序进行

i)记取数值N；

ii)同时分别查表计算：b1＝t*m*a[N]和b2＝t*{1+m*a[N]}，其中N<200时a[N]＝a[n]，当N≥200时a[N]＝—a[n—200]；并将其值分别存储到CMPR1和CMPR2中；

iii)利用占空比子程序计算并将a1[N]赋值给EvaRegs.CMPR1得到正弦的上半部分；将—a1[N]赋值给EvaRegs.CMPR1得到正弦的下半部分。

上述方法，其具体应用于模块化UPS中。

根据DSP的溢出规律：当输出值大于计数器最大值时会以计数器最大值输出，当输出值小于零时，输出为零；可以充分利用这一点，在此可以不用去分情况考虑在三电平SPWM波中前后的关系。

具体实施方式软件部分占空比计算子程序如下：制定半周期的正弦表格，以产生50HZ正弦为例：

从考虑所占资源，计算速度来看，制作半周期正弦表格，在占空比计算子程序中，先确定A相的CMPR所要求赋给的值，考虑到正弦信号的对称性，在一周期360度中，在0-180度的时候查取正弦表格的值，然后对查出的值做处理，180到360度时给予CMPR一个固定的占空比的值以实现A相的SPWM信号的产生，在此基础上，将A相查表指针后移2/3和4/3分别得到B，C两相。

A相产生主要流程图如下：

在上述流程图中N<200时a[N]＝a[n]；当N≥200时a[N]＝-a[n-200]；

在EV中计数最大值为t，充分利用DSP的溢出，当N<200时，b1的值为正，且小于t，当N≥200时，t<0，但DSP中输出全为高电平，故当N≥200时输出为0电平。CMPR1的值是满足正弦规律变化的PWM。

同理，当N<200时，b2≥t，因记数最大值为t，溢出，此时CMPR2的值为t，当N<200时，b2的值为正，且小于t。CMPR2的值是满足正弦规律变化的PWM。

在上述流程图中N<200时a[N]＝a[n]；当N≥200时a[N]＝-a[n-200]；

在EV中计数最大值为t，充分利用DSP的溢出，当N<200时，b1的值为正，且小于t，当N≥200时，t<0，但DSP中输出全为高电平，故当N≥200时输出为0电平。CMPR1的值是满足正弦规律变化的PWM。

同理，当N<200时，b2≥t，因记数最大值为t，溢出，此时CMPR2的值为t，当N<200时，b2的值为正，且小于t。CMPR2的值是满足正弦规律变化的PWM。

本发明技术方案带来如下有益效果：

充分利用了DSP的下溢这个概念，使程序编译起来简单，节省了DSP处理的大量时间和内部资源。由于优化了算法，可以使程序员有大量的时间用在控制算法上。

对于用模拟电路产生SPWM来说，此种方法能够节约成本，而且便于控制。对于已有的其他数字方法产生的SPWM来说，此种方法节约大量DSP内部资源。

附图说明

图1是现有技术一工作原理程序流程图；

图2是现有技术二工作原理程序流程图；

图3是A相三电平SPWM信号图；

图4是图3三相滤波之后的波形图；

图5是本发明中断程序流程图；

图6是本发明工作原理框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式，对本发明作进一步说明。

参照附图5和图6，基于DSP的三电平SPWM波形的生产方法，其包含以下步骤：

1)建立依次交互通信连接的输入模块、运算模块和输出模块，以及与所述运算模块交互通信连接的存储模块；

2)通过运算模块按如下程序进行

i)记取数值N；

ii)同时分别查表计算：b1＝t*m*a[N]和b2＝t*{1+m*a[N]}，其中N<200时a[N]＝a[n]，当N≥200时a[N]＝—a[n—200]；并将其值分别存储到CMPR1和CMPR2中；

iii)利用占空比子程序计算并将a1[N]赋值给EvaRegs.CMPR1得到正弦的上半部分；将—a1[N]赋值给EvaRegs.CMPR1得到正弦的下半部分。

上述方法，其具体应用于模块化UPS中。

根据DSP的溢出规律：当输出值大于计数器最大值时会以计数器最大值输出，当输出值小于零时，输出为零；可以充分利用这一点，在此可以不用去分情况考虑在三电平SPWM波中前后的关系。

具体实施方式软件部分占空比计算子程序如下：制定半周期的正弦表格，以产生50HZ正弦为例：

从考虑所占资源，计算速度来看，制作半周期正弦表格，在占空比计算子程序中，先确定A相的CMPR所要求赋给的值，考虑到正弦信号的对称性，在一周期360度中，在0-180度的时候查取正弦表格的值，然后对查出的值做处理，180到360度时给予CMPR一个固定的占空比的值以实现A相的SPWM信号的产生，在此基础上，将A相查表指针后移2/3和4/3分别得到B，C两相。

A相产生主要流程图如下：

在上述流程图中N<200时a[N]＝a[n]；当N≥200时a[N]＝-a[n-200]；

在EV中计数最大值为t，充分利用DSP的溢出，当N<200时，b1的值为正，且小于t，当N≥200时，t<0，但DSP中输出全为高电平，故当N≥200时输出为0电平。CMPR1的值是满足正弦规律变化的PWM。

同理，当N<200时，b2≥t，因记数最大值为t，溢出，此时CMPR2的值为t，当N<200时，b2的值为正，且小于t。CMPR2的值是满足正弦规律变化的PWM。产生波形见附图3。

在上述流程图中N<200时a[N]＝a[n]；当N≥200时a[N]＝-a[n-200]；

在EV中计数最大值为t，充分利用DSP的溢出，当N<200时，b1的值为正，且小于t，当N≥200时，t<0，但DSP中输出全为高电平，故当N≥200时输出为0电平。CMPR1的值是满足正弦规律变化的PWM。

同理，当N<200时，b2≥t，因记数最大值为t，溢出，此时CMPR2的值为t，当N<200时，b2的值为正，且小于t。CMPR2的值是满足正弦规律变化的PWM。产生波形见附图3。

附图3所示三电平SPWM信号滤波之后产生附图4所示波形信号图。

Claims (2)

1、一种基于DSP的三电平SPWM波形的生产方法，其包含以下步骤：

1)建立依次交互通信连接的输入模块、运算模块和输出模块，以及与所述运算模块交互通信连接的存储模块；

2)通过运算模块按如下程序进行

i)记取数值N；

ii)同时分别查表计算：b1＝t*m*a[N]和b2＝t*{1+m*a[N]}，其中N<200时a[N]＝a[n]，当N≥200时a[N]＝—a[n—200]；并将其值分别存储到CMPR1和CMPR2中；

iii)利用占空比子程序计算并将a1[N]赋值给EvaRegs.CMPR1得到正弦的上半部分；将—a1[N]赋值给EvaRegs.CMPR1得到正弦的下半部分。

2.根据权利要求1所述基于DSP的三电平SPWM波形的生产方法，其具体应用于模块化UPS中。

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