基于等面积法生成SPWM波形算法的研究-答辩稿

基于等面积法生成 提纲 究背景及意义 研究任务 研究内容 总结 设计背景及意义 逆变器是电力电子技术的主要应用领域之一，正是电力电子技术的飞速发展推动了电源技术的进步。而电力电子技术的发展是以电力电子器件的发展为标志的，从某种意义上说，变频技术的发展过程正是半导体开关器件发展过程的反映。近年来发展很快，其技术关键之一是采用了 弦脉宽调制 (变器具有结构简单 ,电网功率因素与逆变器输出电压无关 ,动态响应好 ,系统调速范围宽等特点。所以如何简便快速的生成满足要求的 80年代初以来，各国科技人员开发了多种 纳起来主要是：自然采样 波调制 波注 优 众多的调制方法中，它们分别采用了面积法、图解法、计算法、采样法、优化法、斩波法、角度法、跟踪法和次谐波法等原理对逆变器进行了有效的调制。而本研究将会就等面积法进行深入研究提出一种优良的 O 研究任务 本课题的任务是根据生成 生成本 课题的任 务 是 根据生成 生成路采用三相逆变器，双极性控制，要求每半周波生成18个脉冲波是，设计基于等面积算法生成 51单片机输出（用查表法） 研究内容 1 等面积法的算法研究 2 单片机查表法输出 3 驱动三项逆变桥的硬件仿真设计 法原理 1 s i n s i ns i n / U t d t M U21 c o s c o s ( ) st t t S U 12 c o s c o s ( ) t t t 1 / 2 ( )on it t d t 1 / 2 ( )o ff it t d t s i n / 22d t U 2 , 2 /f t N i 1 2 / ( 1)t i=1,2,3 2 / c o s 2 / c o s 2 / ( 1 ) m f U N i N i 法推导 1 . s i n ( ) ( )k nS a t d t 1 c o s c o s . 2 n式中：凡把正弦半波波形分为 k=0， 1，2， n 一 1)， 为正脉冲的宽度，在设 k+1个脉冲所对应的时间点。 8在图 2中设正弦调制波的频率为 50冲的幅值为单位量 1，用 表示，则正弦波幅值 就是调制比 ，设它为 1，设 为正弦波所对应的第 所得脉冲波的面积为 ，把正弦半波波形分为等分，分别求其所包含的面积，用双极性正弦脉宽调制，可得如下关系： t= 2( 1 )2 12Y X t 1 1( c o s c o s . )1 8 1 8k 11 2 0 0 2 0 0I=0 =1 =2 =3 =4 =5 =6 =7 =8 =9 =10 =11 =12 =13 =14 =15 =16 =17 算出一组开关时间 件设计 开始 端口复位 启动定时器 允许中断 、 开中断 设置定时器的工作方式 装入默认频率 按频率对定时器赋低电平初值 等待中断 0 开始 封锁三相输出 退出 主程序 开始 赋定时器初值 输出状态取反 退出 开始 赋定时器初值 输出状态取反 退出 清 件设计 本设计需要用 51单片机查表法输出 通过 51系列单片机性能参数可知， 51的定时 /计数器仅仅只有两个，本设计的要求是输出三相的波形，显然，用一个定时器控制一相波形的输出是没有问题的，但是用两个定时器进行三相的定时，这是不能满足要求的。 51单片机的通常晶振工作频率一般为 12编写程序之前，用高级语言已经将所需要的数据计算出来，通过对定时器初值数据分析可知，数据大多集中在几微秒到十几微秒左右，如果将单片机工作在 12片机的一个机器周期就为 1意味着执行单周期指令所消耗掉的时间就为 1中断过程中，对于中断的操作消耗掉的时间在这里不能忽略不计了，相对于程序执行的时间相当，必然会造成很大的误差。 因此我们这次设计使用拥有 3个计时器的 应注意单片机端口输出电压在 5驱动 2显单片机是无法直接驱动 以应在单片机和 里我们选择专用的 9真硬件电路图 基本版 加强版 真波形 单片机查表法输出的 三项逆变器的三项U,V,三相桥中点 总 结 本次设计的 脱了传统的利用模拟数字电路对三角波和正弦波进行比较的思想。它是基于等面积法产生 单片机进行设计实现 有电路简单、全数字控制，实现三相 但是也存在不足之处，即该方案用简单常用的单片机作为控制芯片，通过离线的方式计算出不同频率下的脉宽，在计算过程中存在四舍五入的过程，误差在所难免，而且由于单片机性能的限制（ 8位的单片机，工作频率比较低），在设计过程中出现了较多的问题，难保证精度，花费了较多的时间在解决精度的问题上，经过一段时间的反复思考，确定了是由于硬件上的原因解决不了问题，而并非是设计思想的错误。并且一部分硬件电路无法用软件仿真，使用了替代器件后存在误差，经过了多