一種基于DSP的新型單相PWM算法研究
三角載波由軟件及硬件定時器形成,三角載波的頻率由時鐘頻率及定時器的周期值決定。根據(jù)需要可以選取一個定時器周期T1,以確定調(diào)頻過程中的固定載波頻率。由于載波頻率不變,故整個調(diào)頻過程的載波比是變動的,可先設(shè)定在一個固定的輸出波頻率f1下的載波比為n1,對所需的輸出頻率f(對應(yīng)的周期為T)進(jìn)行處理,如式(1)所示,x為f處理后的值。圖3所示為均分載波的原理圖,將定時器的周期進(jìn)行等分為n1/(4x)份,則每份的寬度叫可由式(2)確定:
f1/1=fx (1)
ω=4T1x/n1 (2)
式中:ω為脈寬增量的最小單元。在確定了脈寬增量的最小單元值之后,以ω為增量單元,隨時間遞增,依次增大或減小占空比的值。占空比的增大過程為:第一個裝載占空比為ω,第二個裝載占空比為2ω,第三個裝載占空比為3ω,第y個裝載占空比的值為yω,占空比的值以此規(guī)律依次增加。式(3)為脈寬遞增時占空比值DC更新規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。式中K的值是為滿足沖量定理所需的系數(shù),將在后面做詳細(xì)的計(jì)算和論述。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/152369.htm
當(dāng)輸出脈沖達(dá)到最大寬度MAX(DC)時,a計(jì)數(shù)值也達(dá)到最大值MAX(a),已完成T/4周期的脈沖輸出。此時,占空比從最大寬度依次減小,減小的規(guī)律為yω,(y-1)ω,直至ω0式(4)為脈寬遞減時占空比值DC'更新規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。其中,DC'的初始值為MAX(DC),a'的初始值為MAX (a)。
由以上原理可以看出,PWM波形在T/2內(nèi)關(guān)于T/4完全對稱,圖4所示為占空比更新的原理圖。
由上述分析,載波頻率在整個過程中是固定值,所以具備了異步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)。同時,脈寬是完全由形成載波的時鐘數(shù)量、期望輸出波的頻率因素決定,而不是由查表得到,可以克服異步調(diào)制時大多數(shù)情況下載波與調(diào)制波相位不同步的缺點(diǎn)。此種算法綜合了同步和異步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn),避免了采用分段同步調(diào)制時需要考慮調(diào)頻的問題。PWM的基本依據(jù)是面積相等原理,即沖量(面積)相等不同形狀的窄脈沖加到慣性環(huán)節(jié)上,其作用效果基本相同。在保證波形對稱的基礎(chǔ)上,討論該算法對沖量相等原則的實(shí)現(xiàn)。以正弦調(diào)制為例,當(dāng)調(diào)制波為正弦波時,根據(jù)面積相等原則,其正弦半波積分的面積等于脈沖相加之和,如式(5)所示。
根據(jù)占空比更新原理可以確定沖量面積,如式(6)所示。
當(dāng)調(diào)制深度M=1時,可得到系數(shù)K的值,如式(7)所示:
根據(jù)以上公式,可準(zhǔn)確計(jì)算輸出波形面積,K值的選取可決定輸出電壓的幅值。
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