正弦逆變器控制軟件的設計

　　目前，正弦逆變器的控制通常采用模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)。由于硬件的固有缺點和不能實施先進的控制策略，致使逆變器的性能不能極大的提高。隨著高速微處理器的問世，特別是具有高速運算、處理和控制能力的DSP的出現(xiàn)，使得對正弦逆變器采用新的控制方法成為可能。文中將重點介紹采用DSP實現(xiàn)正弦逆變器控制的方法。

　　1 全橋正弦逆變器

　　示出單相全橋逆變器的原理電路及波形。其中H橋和濾波電路完成直流到交流的變換,濾去諧波，獲得交流電；控制電路完成對H橋中開關管的控制，并使輸出交流電的電壓、頻率和波形穩(wěn)定。

　　SPWM的生成原理及波形如圖2所示。由于采用正弦波調(diào)制波(Ussintωst)與三角波載波(幅值為Uc的正三角波，頻率為ωc)相交來獲得SPWM波，因此，基波頻率為調(diào)制波的頻率，基波幅值與調(diào)制比M(M=Us/Uc)成正比關系，諧波含量少。正弦逆變器常采用SPWM控制，利用調(diào)制波控制輸出波形頻率，調(diào)整M來控制輸出電壓幅值。
工作時，H橋中Vl、V4在前半周期內(nèi)以圖2中的SPWM信號閉合，V2、V3斷開；在后半周期內(nèi)V1、V4斷開，V2、V3以SPWM信號閉合。故在整個周期內(nèi)H橋輸出波形如圖1(b)所示。這樣，對該波形進行濾波，即可獲得頻率為ωs。，幅值正比M與調(diào)制比M的正弦交流電。

　　2 H橋控制方案和信號的數(shù)字化

　　2．1 控制方案

　　對逆變器的控制主要包括對SPWM的控制(即H橋開關管開關方式)和對SPWM脈寬的控制(即調(diào)整M，使輸出電壓穩(wěn)定的反饋控制，一般采用平均電壓控制技術，即PI控制)二部分。

　　SPWM的控制方式可分為單極性和雙極性二種。在傳統(tǒng)的單極性或雙極性控制方式中，開關管均工作在高頻條件下，這樣雖然可以得到較理想的正弦輸出電壓波形，但也產(chǎn)生了較大的開關損耗，且頻率越高，損耗越大。

　　圖3所示的混合型單極性控制方式(HSPWM UVI～Uv4)波形分別對應圖1(a)中V1～V4．開關管的驅(qū)動信號)可較好地解決這一矛盾，既能得到理想的正弦波形，又能適當?shù)販p小開關損耗。在這種工作方式下．工作在較高開關頻率的2只功率管互補導通，得到理想的正弦波形，另外2只功率管工作在輸出基波頻率條件下，從而減小了開關損耗。

　　2．2 SPWM波生成數(shù)字化

　　采用三角波作為載波的規(guī)則采樣獲得的SPWM波，在三角波零峰tD時刻對正弦調(diào)制波采樣得到D點，過D點作水平直線與三角波分別交于A點和B點，在A點的時刻tA和B點的時刻b間輸出高電平，其他時刻輸出低電平。根據(jù)三角關系，可以得出

　　其中σ為脈沖寬度。

　　逆變器控制信號中，調(diào)制波和載波頻率一定，tD時刻為n倍三角波周期(n=1，2，…，N。N=Ts／Tc，N為載波比，E為正弦波周期)，如果一個周期內(nèi)有Ⅳ個矩形波．則第n個矩形波的占空比D為：

2．3 PI調(diào)節(jié)器數(shù)字化

為模擬PI調(diào)節(jié)示意圖，可以計算出

離散化后整理可得：

　　3 基于DSP的控制軟件

　　實現(xiàn)逆變器控制主要依靠DSP的事件管理模塊和A／D轉(zhuǎn)換模塊。事件管理模塊由通用定時器f提供時間基準)、非對稱／對稱波形發(fā)生器、可編程的死區(qū)發(fā)生單元、輸出邏輯控制單元等組成，以實現(xiàn)SPWM波。A／D轉(zhuǎn)換模塊采樣輸人的平均電壓并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。