DSP编程学习笔记

1、一、三相电压源变换器的结构1.1 自励式三相电压源变换器的原理图图 1 自励式三相电压源变换器的原理结构图1.1.1 原理结构图（如图 1 所示）1.1.2 各元件的作用与选择：交流侧连接电感 L :滤波，减小高次谐波电压造成的脉动，同时起到将变换器和交流电 网隔离的作用。直流侧的电容 C：整流时，保持输出直流 电压稳定，并滤出输出电压的低次谐波成分 ；逆 变时，为逆变的正常工作提供电压支撑，相当于电压源，保证电压基本无脉动；当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流电容起到缓冲无功能量的作用，反并联的二极管，起到将交流侧到直流侧反馈的无功能量提供通道的作用。往往该二极管选择快速关断二极管。

2、1.1.3 何谓自励与他励？自励时直流电压如何建立或控制的？自励：不借助于外部其他辅助电路的激励，由该电路自身的特点，完成对直流侧电压的建立。自励时直流侧电压建立过程如下：在第一阶段，关断所有的 IGBT 器件,利用反向并联的二极管对直流电容进行充电，这时相当于三相全桥整流。一般而言，经过第一阶段的充电，直流侧电压可达 520V 左右。待直流 电压稳定后，进行第二阶段的充电，即斩波升压。任选一支 IGBT，在适当时刻进行开关操作。 如图 1 所示，以系统线电压UAB作为同步参考信号，当UAB为负时，开通 VT1,这时有电流流经 VT1 和 VD3 经过一段时间后 丄 a 和 Lb 中积聚了一定

3、的能量，关断 VT1,该回路电流突变，于是电感La 和 Lb 中的磁场能转化为电场能而产生过电压。该过电压与系统电压一起通过二极管对直流电容充电，这时还是相当于三相全桥整流，只不过三相电压幅值更高而已。重复上述操作，直LaAZinmrvLbEoi/WYXLcC二二rwvxvniT 盘HGVTlVD3VD5VT3VT5UdeVD2VD6VD4HGVI4VT2VT5至直流电压满足要求。采用这种方法可以做到直流侧电压升压无超调。直流侧电压达到要求之后，打开所有 PWM 脉冲，变换器即并入电网。他励：就是借助于外部辅助电路，一般为整流器，来为逆变器建立直流侧电压的过程。充电达到并网的条件即可并网。1.

4、1.4 并网变换器对电压源型逆变器的特殊要求与解决办法逆变器输出电压如何与电网电压实现同步，这是并网变换器的共性问题。采用锁相技术可实现。1.2 自励式三相电压源变换器的工作原理1.2.1 三相电压源变换器交流侧的期望波形期望输出为与电网电压同步的正弦波。1.2.2 如何实现三相电压源变换器交流侧的期望波形通过连接电抗器，与电网实现连接。因为变换器出来的是PWM 波，在这里电抗器起到滤波和将变换器和电网隔离的作用。1.2.3 三相电压源变换器交流侧的实际波形交流侧实际输出为 PWM 波，经过电感后近似为基波。1.2.4 变换器开始工作前和工作后IGBT 器件两端的电压波形工作前所有的 IGBT

5、 都处于关断装态，一个桥臂所承受的电压为Ude,视 IGBT 为理想器件，每个 IGBT 所承受的电压为Ude,变换器工作后，IGBT 两端电压为：ude，因为工作后， 由于上下桥臂互补， 每个时刻，一个桥臂只有一个开关管开通。 变换器开始工作前和工作后 IGBT 器件两端的电压波形如图 2 所示。UfudeU de _2iii1- tton图 2 变换器开始工作前和工作后 GBT 器件两端的电压波形1.3 自励式三相电压源变换器的 PWM 控制1.3.1 PWM 控制的基本概念?单极性调制与双极性调制在信号波 Ur半个周期内载波 （一般指三角波载波 ）只在正极性或负极性一种极性范围内 变化，

6、所得到的 PWM 波形也只在单个极性范围变化的控制方式称为单极性 PWM 控制方式。 和单极性 PWM控制方式相对应的是双极性 PWM 控制方式。在信号波 Ur的半个周期内， 载波不再是单极性的，而是有正有负的，所得的 PWM 波也是有正有负的。在 Ur的一个周 期内，输出的 PWM 波只有 Ud两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。?载波、调制波与电网电压的基波载波：把接受调制的信号作为载波。调制波:把希望输出的波形作为调制波。电网电压的基波：电网电压进行傅里叶变换，得到的一次谐波成分即为基波成分。?基波频率、载波频率与载波比基波频率：基波在单位时间内的变化次数。载波频率。载波在单位时间内

7、的变化次数。 载波比 :载波频率与调制波频率的比值。?调制深度与控制角调制深度：信号波幅值与载波幅值的比值。控制角 ：三相式电压源变换器交流侧输出 电压相角也电网侧电压相角的差值。?SPWM 、三次谐波注入 PWM 与 SVPWMSPWM ：调制波信号为正弦波的 PWM 调制方式。三次谐波注入PWM :在正弦波中加入一定比例的三次谐波为调制波信号的PWM 调制方式。SVPWM :电压空间矢量技术， 其原理是， 当用三相平衡的正弦电压向交流电动机供电时， 电动机的定 子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转磁场。?死区，为什么要设置死区？死区对逆变输出有何影响

8、？在电压型逆变电路的 PWM 控制中， 同一相上下两个臂的驱动信号都是互补的。 但实际 上，功率开关器件都有一定的开通时间和关断时间， 为了防止上下两个桥臂直通而造成短路， 在上下两个桥臂通断切换时要留一小段上下桥臂都施加关断信号的死区时间。死区对逆变器输出的影响:使逆变器输出的 PWM 波形产生畸变。 比如，当 PWM 波为窄脉冲时，设置的 死区时间可能会使边缘部分脉冲丢失，引起畸变。1.3.2.PWM 控制的基本关系?何谓直流电压利用率？ SPWM ，三次谐波注入 PWM 与 SVPWM 的直流电压利用率分别是多少？直流电压利用率 是指逆变电路所能输出的交流电压基波最大幅值 之比。SPWM

9、的利用率：号/罟0.866，其中晋为线电压峰值，罟为直流电压幅值；在三次谐波注入法中， 逆变电路输出的相电压中包含三次谐波，在合成线电压时，各相电压的三次相互抵消，线电压最大输出幅值为Ude，因此其线电压基波分量最大2值为Ude，直流侧电压利用率为 1 ；在SVPWM调制方法中UoUde，合成空间矢量3UrUo，所以Ur Ude，相电压基波幅值为Ude此时线电压最大幅值为233Ude，直流电压利用率为 1.?写出PWM调制方式下逆变器输出电压基波分量与直流电压，调制深度和控制角 3的关系方程？交流侧电源：usUo sin t(1)逆变器交流侧输出电压：uvsiU sin ( t 3)(2)逆变

10、器交流侧输出幅值：UUdek(3)将（3）式代入（2）式得:,uvsi入UdeK sin( t3），其中Uo为电网电压幅值，入为调制深度，Ude为直流侧电压，K与电路有关，3 为控制角。、PWM控制的基本关系2.1 三角载波和双极性调制方式下，给出SPWM 波形的生成原理示意图生成的波形图如图 3 所示:Um和直流电压UdeUo AlUd厂-Ud图 32.2 在每一载波周期中，给出三相 SPWM 脉冲宽度的计算公式，即脉冲宽度与 载波周期，调制深度及当前相位的关系。一 1 .在规则米样中，STc(1 asinrtD)其中 3为脉冲宽度，a 为调制度 0 av 1,r为2正弦信号波角频率，Tc为

11、三角波采样周期，TD为在一个采样周期内三角波负峰值时刻。针对三相而言，Ur和r可以随着 a，b，c 三相的不同而改变，便可以得到各相的脉冲宽度。2.3 在 SPWM 中，同一个载波周期内三相 PWM 脉冲宽度之间存在什么约束条 件？这种关系在三次谐波注入 PWM 和 SVPWM 中也是否存在？3Tc3u3V，其中U，V，W为在同一三角载波周期内三相的脉冲宽度。2这种关系在三次谐波注入 PWM 和 SVPWM 中是不存在的。三、DSP-EVA的作用3.1 在 EVA 的硬件结构中，各个部件的功能和作用是什么？每个事件管理器内部包含有通用定时器（ GT ）、全比较 /PWM 单元、捕获单元以及正交

12、 编码脉冲（QEP）电路。通用定时器（GT）: （ 1）为采样提供时间基准。（2）为正交编码脉冲（QEP）电路和 捕获单元提供时间基准。 （ 3）为比较单元和相应的 PWM 电路提供一个时间基准，以输出 PWM 波。（ 4）其他功能如： （可产生三角载波） 。uofuruZUoIIII全比较/PWM 单元：可产生 8 路 PWM 波形输出。其中两个 EV 可产生 6 路带可编程死区和输出极性的 PWM输出，另外由通用定时器可以比较产生 2 个独立的 PWM输出。捕获单元：当捕获单元输入引脚 CAPX 上检测到一个特定的跳变信号时通用定时器的 当前值被捕捉并存储在相应两极FIFO 堆栈中。（测速

13、、测转速） 。正交编码脉冲（QEP）电路：主要用于数字测速元件，它为光电式脉冲发生器发出与转 速成正比的脉冲信号，同时为了适用可逆控制以及转向判别，光电脉冲发生器输出两路（A相、B 相）间隔 n /2 相位的正脉冲。3.2 在 EVA 中，如何用 T1 来产生 PWM 三角载波？ T1 的四个寄存器 T1PR、T1CNT、T1CMPR 和 T1C0N 的作用是什么？其参数如何设置？用 T1 来产生 PWM 三角载波方法:在 EVA 中，将 T1 处于连续增 减计数方式即可产生 PWM 三角波载波 .T1 的四个寄存器 T1PR 、 T1CNT 、 T1CMPR 和 T1C0N 的作用:T1 中

14、的 T1PR 表示定时器 1 的 16 位周期寄存器，可以通过设置和装载可以确定 PWM 的周期占空比，其值决定了定时器的周期；T1CNT 表示定时器 1 的 16 位计数寄存器；T1CMPR 表示定时器 1 的 16 位比较寄存器，存储与定时器相关的比较寄存器存储持续 与定时器的计数器进行比较的相匹配值 ,还可以确定占空比；T1C0N 表示定时器 1 的 16 位控制寄存器， 主要决定通用定时器的计数模式， 使用外部 时钟还是内部 CPU 时钟，确定时钟使用 8 种预定标分频的哪一种，在何种条件下重装载定 时比较寄存器，还可以确定定时器及其比较操作能否使用。参数设定：对于 TxCNT1)D1

15、3-D11 位： TMODE2-TMODE0. 计数模式选择：000=停止 /保持模式；001=单增计数模式；010=连续增计数模式；011=定向增 /减计数模式；100=单增 /减计数模式；101=连续增 /减计数模式；110 和 111 为保留模式。(2)D10-D8 位：TPS2-TPS0.输入时钟预定标系数。000 x/1;001x/2;010 x/4;011x/8;100 x/16;101x/32;100 x/64;111x/128;(3) 位 7 T2SWT1/T4SWT1 定时器 2、4 周期寄存器选择位。0 定时器 2、4 使用自身的周期寄存器；1 使用 T1CON 、 T3C

16、ON 的定时器使能位来使能或禁止相应操作， 时其实能位。( 4)位 6 TENABLE 定时器使能位0 禁止定时器操作；I使能定时器操作；(5)位 5-4 TCLKS1/TCLKS0. 时钟源选择。00 内部 CPU 时钟；01 外部时钟；10 保留；II正交编码脉冲电路只适用于定时器2、4，在定时器 1、在 SELTAPR=0 时有效。6)位 3-2TCLD1/TCLD0 定时器比较寄存器的重装载条件。00当计数值是 0 时重装载；01当计数值是 0 或等于周期寄存器值时重装载；10立即重装载；11保留；（7）位 1TECMP 。 定时器比较使能位。从而忽略自身的定3 中保留，这种操作只0

17、禁止定时器比较操作；1 使能定时器比较操作；（ 8）位 0 SELT1PR/SELT3PR. 周期寄存器选择。0 使用自身的周期寄存器；1 使用 T1PR 作为周期寄存器而忽略自身的周期寄存器。3.3 在 EVA 中，是如何产生 PWM 和 SVPWM 波形的？用定时器产生的 PWM:（1）. 非对称 PWM 波的产生：将定时器设置在连续增计数方式时产生非对称波形。 在计 数初值设置为 0 且比较值小于周期值时在 TxPWM 引脚上出现正跳变； 此时计数器继续计数。 当计数值等于周期值时， 在 TxPWM 引脚上出现负跳变， 同时计数器复位为 0，完成一个 PWM 周期。（2）. 对称 PWM

18、 波的产生：将定时器计数方式改为连续增 /减计数方式时产生对称 PWM 波形。在计数初值设置为 0 且比较值小于周期值的条件下开始增计数。 当计数值等于周期值 时，在 TxPWM 引脚上出现跳变；继续计数到周期值相等时，计数器开始减计数；再次计数 到与比较值相等时，TxPWM 引脚发生的二次跳变；当计数器数减到0 时，完成一个 PWM周期，计数器开始新一轮的增计数。用比较单元产生 PWM 波 ：利用比较单元产生 PWM 波与利用定时比较器产生 PWM 波的方法几乎相同，只不过利 用前者使用比较和死单元区，而后者使用定时器比较存储器且没有死区功能。以事件管理器 A 为例，利用比较单元产生 PWM

19、 波时，要使用定时器 1 计数器 T1CNT 、 定时器 1控制存储器 T1C0N，周期存储器 T1PR，比较存储器 CMPRx，比较控制存储器 COMCONA 、比较方式控制存储器 ACTRA 、死区控制存储器 DBTCONA 。对这些存储器正 确的初始化可以产生对称的和非对称的 PWM 波形。（ 1 ）非对称 PWM 波的产生：将定时器 1 设置为连续增计数方式时，产生非对称 PWM 波 形。（ 2）对称 PWM 波的产生：将定时器的计数方式改为连续曾/减计数方式就会得到对称的PWM 波形。空间矢量 PWM 波的产生 :TMS320LF2407A DSP 提供了一种能辅助对称空间矢量 PW

20、M 波形发生的内部电路，它可以使空间矢量 PWM 波控制软件得到简化。 已知输出的电压空间矢量 Uout所在的扇区的两个相邻基本空间矢量 Ux和 Ux+60(或 Ux-60),以及这两个基本空间矢量作用的时间tl, t2和零矢量作用的时间 to,并已知旋转方向，则为了实现矢量PWM 的波形，对硬件的设置为：( 1) . 对 T1CON 、COMCONA ， ACTRA 初始化，将计数方式设置为连续在增 /减方式， 将载波周期之写入 T1PR，将 1/2ti写入 CMPR1，1/2( ti+12)写入 CMPR2，将方向信息写入 比较方式控制存储器 ACTRA 的第 15 位(顺时针写 1，逆时

21、针写 0) .(2) .在每一个空间矢量 PWM 载波周期开始前，将基本空间矢量Ux写入 ACTRA 的第14-12 位。(3) . 当增计数到与比较存储器 CMPR1 相等时， 更新 ACTRA 的第 14-12 位(顺时写 Ux-60， 逆时针写 Ux+60)。(4) . 继续增计数到与比较存储器 CMPR2 相等时，用零矢量(用 000 还是 111 取决与只 有一位发生)更新 ACTRA 的第 14-12 位。(5) .当减计数到与比较存储器 CMPR2 相等时，更新 ACTRA 的第 14-12 位(顺时写 Ux-60， 逆时针写 Ux+60)。(6) .继续减计数到与比较存储器 CMPR1 相等时，用 Ux更