基于數(shù)字移相器的逆變器系統(tǒng)相位跟蹤控制

程序設(shè)定定時(shí)器A的CCR0為256，系統(tǒng)時(shí)鐘為16 MHz。因此，逆變器輸出電壓周期最小調(diào)整量為62．5 nsx256=16 μs。電網(wǎng)電壓頻率為50 Hz，即周期為20 ms，則最小調(diào)節(jié)相位為16μs／20msx360°=0．288°。即相位的調(diào)節(jié)分辨率為0．288°／360°x100％=0．08％。因?yàn)橛?jì)算頻率需要兩個(gè)信號(hào)周期，而設(shè)置指針及頻率需要一個(gè)周期。因此系統(tǒng)穩(wěn)定只需3個(gè)電網(wǎng)電壓周期。這樣的速度是比較快的，而且不會(huì)產(chǎn)生振蕩。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
本實(shí)驗(yàn)采用MSP430F2544產(chǎn)生SPWM信號(hào)，放大后經(jīng)過一級(jí)LC濾波電路產(chǎn)生正弦信號(hào)，模擬逆變器輸出電流信號(hào)。由函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號(hào)模擬電網(wǎng)電壓信號(hào)，正弦波信號(hào)的頻率在45～55 Hz之間變化。
通過雙蹤示波器測(cè)試輸入輸出信號(hào)，取輸入輸出信號(hào)的相位為零的點(diǎn)測(cè)試計(jì)算時(shí)間差，并求得相位差值。改變輸入正弦波的頻率測(cè)量20組數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示相位誤差均小于0．5°。
相對(duì)誤差E=0．5°／360°×100％≈0．14％。當(dāng)正弦波信號(hào)頻率改變時(shí)，觀察示波器上的波形變化情況，結(jié)果顯示輸出正弦波達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間均不大于3個(gè)信號(hào)周期。當(dāng)波形穩(wěn)定時(shí)，輸入輸出波形具有穩(wěn)定的相位差，說明輸出輸出信號(hào)具有相同的頻率。

5 結(jié)論
在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中L-C濾波器的通頻帶為500 Hz遠(yuǎn)高于輸入正弦波的頻率。由于較寬的濾波器通頻帶可以抑制電網(wǎng)環(huán)境變化對(duì)逆變器的影響，因此可以采用基于數(shù)字移相器的開環(huán)控制方式進(jìn)行相位跟蹤，使得逆變器具有穩(wěn)定性強(qiáng)，控制簡(jiǎn)單、速度快、精度高、無頻率誤差等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該模擬系統(tǒng)的相位跟蹤誤差約為0．14％，頻率誤差為零，調(diào)節(jié)速度快，均小于3個(gè)周期。
與傳統(tǒng)的數(shù)字鎖相環(huán)控制方法相比性能有所提高，成本相對(duì)下降。說明相位跟蹤控制方法有較為廣闊的應(yīng)用前景，但其仍不能適用于電網(wǎng)變化非常劇烈的場(chǎng)合。