基于8098單片機(jī)的SPWM生成及控制

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1、維普資訊http://www.cqvip.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com第2期(總第147期)機(jī)械工程與自動(dòng)化No．22008年4月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT10NApr．文章編號(hào)：1672—6413(2008)02—0176—02基于8098單片機(jī)的．SPWM生成及控制陳言付(池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽池州247000)摘要：介紹了SPWM產(chǎn)生的幾種常用方法，詳細(xì)分析了利用等面積法由8098單片機(jī)產(chǎn)生SPWM的工作原理，并且給出了其軟件流程和硬件結(jié)構(gòu)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：8098單片機(jī)；S

2、PWM波形；變頻調(diào)速中圖分類(lèi)號(hào)：TP368．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言矩形脈沖代替，矩形脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等份的變頻調(diào)速具有高效率、寬范圍和高精度等特點(diǎn)，是中點(diǎn)重合，這樣，由Ⅳ個(gè)等幅而不等寬的矩形脈沖所目前運(yùn)用最廣泛且最具有發(fā)展前途的調(diào)速方式。隨著電構(gòu)成的波形就與正弦半波等效，顯然這一系列脈沖波力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是可關(guān)斷晶閘管GT0、電力晶形的寬和開(kāi)關(guān)時(shí)刻可以嚴(yán)格地用數(shù)學(xué)方法計(jì)算得到。體管GTR、絕緣門(mén)極晶體管JGBT、MOS晶閘管及MTC等具有自關(guān)斷能力全控功率元件的發(fā)展，以及控制單元從分離元件發(fā)展到大規(guī)模數(shù)字集成電路并采用微機(jī)控制

3、，從而使變頻裝置的快速性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性不斷提高，變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能也得到不斷完善。正弦波脈寬調(diào)制(SPwM)技術(shù)在變頻器中得到廣泛的應(yīng)用，SPwM變頻器一次完成調(diào)壓調(diào)頻，整流(a)自然取樣法(b)規(guī)則取樣法器無(wú)需控制，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，而且由于以全波整流代替了相控整流，因而提高了輸入端的功率因數(shù)，減圖1常用SPWM算法小了高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，是變頻器的發(fā)展主流。圖2為等效面積SPWM算法，在區(qū)間[￡，￡+]1SPWM波形成的方法上正弦波面積為，則有：1．1常用算法比較SMUsinwtdtI一×sI一×sr=昔×sI：×UUsIcosto

4、t——微機(jī)控制的SPWM算法有多種，常用的有自然取cosw(t—}_At)l。?????????????(1)樣法和規(guī)則取樣法，見(jiàn)圖1。自然取樣法采用計(jì)算的方其中：M為調(diào)制深度；U為直流電源電壓；r．O為逆變法尋找三角載波(，與參考正弦波的交點(diǎn)作為開(kāi)器輸出正弦交流電角頻率。關(guān)值以確定SPWM的脈沖寬度。這種方法誤差小、精對(duì)應(yīng)的圖中脈沖面積S。為：度高，但是計(jì)算量大，難以做到實(shí)時(shí)控制，用查表法S。一XUs。????????????(2)將占用大量?jī)?nèi)存，調(diào)速范圍有限，一般不采用。規(guī)則其中：為脈沖寬度。將正弦信號(hào)的正半周Ⅳ等份，則取樣法采用近似

5、求和交點(diǎn)的方法，通過(guò)兩個(gè)三每份為／N弧度，由圖2可知脈沖高度為U，則第i角波峰之間中線與的交點(diǎn)作水平線與兩個(gè)三角波份正弦波面積與對(duì)應(yīng)的第個(gè)SPWM脈沖面積相等，分別交于點(diǎn)和B點(diǎn)，由交點(diǎn)確定SPWM的脈寬。這解得：種方法的計(jì)算量相對(duì)自然取樣法小得多，但存在一定誤差。[cOs?s]一[c0s一1．2等效面積法把一個(gè)正弦半波分為Ⅳ等份，每一等份的正弦衄COS——一J。?????????????()]。??????????(3一)線與橫軸所包圍的面積都用一個(gè)與此面積相同的等高其中：K為N次采樣中的第K次采樣；f為逆變器輸收稿日期：2007—09—

6、10；修回日期：2007—12—12作者簡(jiǎn)介：陳言付(1971一)．男，安徽池州人．講師．本科。維普資訊http://www.cqvip.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com2008年第2期陳言付：基于8098單片機(jī)的SPWM生成及控制·177·出正弦交流頻率。8098單片機(jī)具有豐富的硬件資源，如中斷系統(tǒng)、IGBT的開(kāi)啟時(shí)刻按以下公式計(jì)算：軟件定時(shí)器、HSI／HSO口等，具有較強(qiáng)的軟件處理能一???????”力和較高的運(yùn)算速度，很適合作為高性能交流變頻調(diào)。(4)速系統(tǒng)核心器件使用。本文介紹的SPWM的生成方法IGBT的關(guān)斷時(shí)刻為T(mén)o

7、及控制具有很廣泛的應(yīng)用前景。f=。???????．．(5)／’一＼．＼．tt+ZIt_f1幾r]門(mén)幾．圖3SPWM中斷服務(wù)程序流程圖圖2等效面積SPWM算法2SPWM的軟件實(shí)現(xiàn)(1)可事先將余弦值作表存儲(chǔ)在EPROM2764中，脈沖寬度的計(jì)數(shù)采取查表與計(jì)算機(jī)處理相結(jié)合的五_方式。設(shè)余弦表格中第個(gè)數(shù)為D(Dj—COS)，則SPWM波形中第i個(gè)脈沖寬度為：M(D—Di+1)o===——廠。(2)由于SPWM算法采用等面積法，在每個(gè)調(diào)制波周期中的脈沖是對(duì)稱(chēng)的，因此脈沖前沿和后沿的寬度在一個(gè)周期內(nèi)僅計(jì)算一次即可，故每一個(gè)SPWM周期中斷一次。圖4

8、脈沖寬度計(jì)算子程序流程圖(3)調(diào)制波周期(一1／(Nf))可由軟件定時(shí)￡，器2提供。鍵鍵盤(pán)<==盤(pán)SPWM中斷服務(wù)程序流程見(jiàn)圖3，脈沖寬度計(jì)算I極性變換{===：>l。RoM2764子程序流程