pwm波形發(fā)生器的原理與應(yīng)用淺析pwm波形發(fā)生器應(yīng)用

　　本文主要是關(guān)于pwm波形發(fā)生器的相關(guān)介紹，并著重對pwm波形發(fā)生器的原理及其應(yīng)用進行了詳盡的描述。

　　為什么要使用PWM波

　　1:PWM就是PULSE WIDTH Modulation 脈寬調(diào)制 - 矩形脈沖波形，你可理解為占空比可調(diào)的方波。

　　2.DSP直接可以輸出PWM波，所以不需要額外的硬件連接。但是DSP輸出的驅(qū)動能力有限，驅(qū)動電機必須額外加放大驅(qū)動電路。

　　3.以DSP的EVA單元為例子，EVA的2個通用定時器可以產(chǎn)生2路獨立的PWM波，3個比較單元能夠產(chǎn)生6對帶死區(qū)的PWM波。（1）T1CNT為連續(xù)計數(shù)模式產(chǎn)生不對稱的PWM波，此時PWM的周期為（t1pr+1）/tclk，t1pr為周期寄存器值，TCLK為當前定時器每計數(shù)一次所需時間。（2）T1CNT為連續(xù)增減計數(shù)產(chǎn)生對稱的PWM波。周期為2T1PR/tclk.程序如下：void InitEV（void） {

　　EvaRegs.T1PR=5000;EvaRegs.T1CMPR=2500//沒用這種方式產(chǎn)生;EvaRegs.T1CNT=0//定時器1初值設(shè)0;EvaRegs.T1CON.ALL=0x144E//連續(xù)增模式，使能定時器1和設(shè)置T1P的周期；EvaRegs.CMPR1=500;//使用比較單元輸出PWM;EvaRegs.ACTR.all=0x0006//設(shè)置輸出管教地有效還是高有效；EvaRegs.DBTCON.all=0x0530//使能死區(qū)定時器，死區(qū)時間為5倍定時器時間;EvaRegs.COMCONA.all=0xa600//比較器控制A操作時能

　　pwm波形發(fā)生器的原理與應(yīng)用

　　一般的采樣型SPwM法分自然采樣法和規(guī)則采樣法，自然采樣法是將基準正弦波與一個載波三角波相比較，由兩者的交點決定開關(guān)模式的方法。由于自然采樣法得到的數(shù)學(xué)模型需要解超越方程，因而并不適合微控制器進行實時控制，又因為實踐檢驗對稱波形比非對稱波形在三相電的相電流中引起的諧波失真小，所以我們使用對稱規(guī)則采樣法作為本系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

　　這里說明一下使用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407（以下簡稱2407）來產(chǎn)生PWM信號的原理：由于產(chǎn)生一個PWM信號需要有一個適合的定時器來重復(fù)產(chǎn)生個與PM周期相同的計數(shù)周期，并用一個比較寄存器來保持調(diào)制值，因此，比較寄存器的值應(yīng)不斷與定吋寄存器的值相比較，這樣，當兩個值相匹配時，就會在響應(yīng)的輸出上產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)換（從低到高或從高到低），從而產(chǎn)生輸出脈沖，輸出的開啟（或關(guān)閉）時間與被調(diào)制的數(shù)值成正比，因此，改變調(diào)制藪值，相關(guān)引腳上輸出的脈沖信號的寬度也將隨之改變。

　　通過TMS320LF2407的事件管理器模塊可以產(chǎn)生一定占空比的PwM脈沖信號，而使用其中的通用定時器、全比較單元和單比較單元則均可發(fā)出PWM脈沖，由DSP的Pw口可輸出一系列等幅不等寬的PwM波形信號，這些信號再經(jīng)過外圍系列調(diào)理電路的變換之后，便可以得到所需要的三相交流正弦波信號了。事實上，在硬件上，DSP有兩個設(shè)計一樣的事件管理模塊（ EVAZEVB），每一個事件管理模塊都有6個PWM輸出口，故可輸岀兩組三相SPWM波，一般均可滿足通常的設(shè)計。

　　一般交流電機和靜態(tài)逆變器通常采用這種波形;（b）為三次諧波（增強型波型），此種波型包括3分奇次諧波，輸出功率提高20%，三相諧波相互抵消，防止了電機發(fā)熱;（c）為帶死區(qū)的三次諧波（高效型波形），進一步優(yōu)化三次諧波，在一個周期中，高壓側(cè)和低壓側(cè)的開關(guān)保持60°的間隙，不但節(jié)省了33%的開關(guān)損耗，而且可以使用更少、更便宜的功率器件或減少散熱片的體積，提高了功率開關(guān)的可靠性。

　　pwm發(fā)生器是實現(xiàn)脈沖序列的核心。脈沖調(diào)制信號是通過比較輸入?yún)⒖疾ㄐ魏透哳l載波得到的。sa866de采用異步不對稱規(guī)則采樣的調(diào)制方法，其工作原理如圖3所示。sa866de為用戶提供的參考波形以數(shù)字形式存在片內(nèi)rom中。sa866de使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，避免了使用模擬器件時產(chǎn)生的漂移現(xiàn)象。三角波（載波）由一個上/下計數(shù)器合成，并通過數(shù)字比較器和調(diào)制波進行比較。調(diào)制波在每個載波波峰上升和下降沿都進行采樣，稱作“雙沿規(guī)則采樣”。調(diào)制波以數(shù)字形式存在片內(nèi)rom中（1536個采樣點/360°）。開關(guān)頻率被rom內(nèi)特定地址的比例控制，該比例值與sa866de的載波頻率無關(guān)，因此稱為“異步pwm方法”。pwm波形最終輸出三對互補信號分別驅(qū)動三相逆變橋的上、下開關(guān)管。每相輸出控制電路由脈沖取消電路、脈沖延遲電路和功率驅(qū)動電路組成。脈沖取消電路用來將脈沖寬度小于取消時間的脈沖去掉;脈沖延遲電路保證死區(qū)時間間隔，防止轉(zhuǎn)換瞬間上、下橋臂間開關(guān)器件產(chǎn)生直通現(xiàn)象，以使逆變器可靠換相;驅(qū)動電路用于pwm波形輸出功率放大，使之可直接驅(qū)動光電耦合器件，實現(xiàn)隔離。

　　速度及加速/減速控制邏輯

　　速度控制通過速度設(shè)置電位器由set-point端引入，經(jīng)10位高速a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的目標值。加速、減速控制主要通過一個16位幅值比較器和17位加/減計數(shù)器組成。加/減計數(shù)器的時鐘由加/減速振蕩器提供，加/減速速率可單獨設(shè)定，由osc/clk輸入狀態(tài)用3種方式控制。加/減速速率設(shè)置端raccel/rdecel分別外接電阻、電容確定加/減速振蕩器頻率。是否實行加/減速，還應(yīng)由電壓監(jiān)控端vmonitor和電流監(jiān)控端imonitor的輸入信號值共同確定。

　　 pwm波形發(fā)生器的原理與應(yīng)用淺析pwm波形發(fā)生器應(yīng)用

　　v/f控制

　　為了適應(yīng)各種場合，保證sa866de在任何頻率下都能對電壓幅度進行控制，有兩種v/f控制方式可以選擇。線形方式和二次型方式。為了減小銅耗，基電壓都設(shè)置成可調(diào)，然后電壓和頻率按線形關(guān)系和二次型關(guān)系上升到指定值。線形v/f操作使頻率在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)上升到指定值。在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)外振幅保持最大值，但隨著頻率的增大，轉(zhuǎn)矩不斷下降，而使功率保持不變，此時被稱為恒功率區(qū)。v/f特性曲線形狀由一個8位精度的可編程參數(shù)決定。

　　模式選擇

　　將serial腳置1或懸空不用，可以選擇模式n1~n3，這三種模式均為正常工作模式，所有參數(shù)均由外部eeprom讀入。將serial腳置0可以選擇模式s1~s2，這兩種模式均為串行工作模式，由微處理器/微控制器取代外部eeprom，串行加載初始化參數(shù)。

　　sa866de具有microwire三線串行接口，可與256或1024位的串聯(lián)總線型eeprom兼容。eeprom的存儲單元分為4頁，每頁為4個16位字，分別包含一套參數(shù)。頁面選擇通過sa866de給eeprom發(fā)送的首地址命令及所讀取的位數(shù)確定，這樣對于每種產(chǎn)品可以有四套參數(shù)供選擇，由page0、page1兩個邏輯管腳決定。

　　 pwm波形發(fā)生器的原理與應(yīng)用淺析pwm波形發(fā)生器應(yīng)用

　　如上圖所示，系統(tǒng)采用外接eeprom方式，所選eeprom為atmel公司生產(chǎn)的at93lc46，所有的可編程參數(shù)均存在eeprom中，page0、page1用來選擇存儲器93lc46的4個頁面數(shù)據(jù)。系統(tǒng)上電或復(fù)位后，通過串行口自動下載。sa866de工作于模式n3，racc、rdec引腳接高電平，serial端懸空。trip端接一發(fā)光二極管，用來顯示系統(tǒng)故障封鎖。

　　系統(tǒng)主電路輸入為引自電網(wǎng)的三相交流電，經(jīng)整流、濾波后變?yōu)榉€(wěn)定的直流電提供給功率變換器件，經(jīng)過功率變換器件變頻后形成三相交流電驅(qū)動交流電機。功率變換器件采用集成度高的智能功率模塊（ipm），它將功率變換、柵極驅(qū)動和保護電路集為一體，具有驅(qū)動欠電壓、開關(guān)過流、橋臂短路及過熱等系統(tǒng)保護功能。sa866de的settrip端與ipm的保護輸出端相連，一旦檢測到保護信號在快速向sa866de發(fā)出保護高電平，高速切斷電路，關(guān)斷pwm輸出。

　　控制電路是整個變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心，整個控制電路只需采用一片三相pwm波形發(fā)生器芯片sa866de即可實現(xiàn)pwm信號輸出、系統(tǒng)保護等功能。12檔速度調(diào)節(jié)通過加/減速速率設(shè)置端raccel/rdecel及電壓監(jiān)控端vmonitor和電流監(jiān)控端imonitor很容易實現(xiàn)，電機的正反轉(zhuǎn)通過dir端控制，因此，系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，控制調(diào)節(jié)方便，具有很高的智能性。