| 梁中華，杜繼光，楊霞
(沈陽工、lE人學，遼寧沈陽110870)
摘要：文章采用TMs210F2812型號DsP控制高速變換器功率開關器件，采用對稱規則采樣算法和分段脈
寬調制技術生成高頻sPwM波形，并給出主要的程序流程和實現方法。最后，經實驗觀測波形結果正確無誤，
驗證了設計方案可行。
關鍵詞：TMs2loF2812；高頻控制；對稱規則采樣算法
0引言
數字信號處理器fDsPl的高速運算能力使很多復雜的控制算法和功能得以實現，同時將實時處理能力和控制器的外設功能集于一身，在控制領域內也得到很好的應用，給交流電動機變頻調速技術注入了新的活力，使變頻調速系統真正達到了體積小、覆量輕、成本低、效率高、無公害的要求。高速電機控制系統采用DsP控制芯片能產生抗干擾能力強，可靠性高，靈活性強的高頻脈寬調制信號。
在DsP中，TMs320F2812型號是專門為電機控制設計的控制芯片，它功能強大，運算速度快，最適合于sPwM控制，由它來控制逆變器的6個開關器件，實現sPwM變頻調速，文中利用TI公司TMs320F2812數字信號處理器設計高頻sPwM淵速器。
1 sPwM對稱規則采樣算法
sPwM的采樣算法主要有：自然采樣，對稱規則采樣，不對稱規則采樣。自然采樣法是將基準正弦波與一個三角載波相比較，由兩者的交點決定出逆變器開關模式的方法，而正弦波與三角波兩個相鄰交點的時刻，不但是載波比的函數，而且是幅度調制比的函數，而求解其與幅度調制比的關系要花費很多時間。對稱規則采樣法是只在三角波的頂點位置或底點位置對正弦波采樣而形成階梯波，此階梯波與三角波的交點所確定的脈寬在一個采樣周期內的位置是對稱的。在對稱規則采樣中，實際的正弦波與三角載波的交點所確定的脈寬要比生成的PwM脈寬大，即變頻器的輸出電壓比正弦波與i角波直接比較生成PwM時輸出的電樂要低。不對稱規則采樣法是在三角波的一個周期內，利用三角波的兩個峰值點對應的
正弦函數值，求取的脈沖對=角波的峰值點不對稱。  高頻率信號輸出時，要求控制器處理速度及時，不對
稱規則采樣和自然采樣算法的編程較為復雜，不利于
高頻率信號調制，因此本文選擇對稱規則采樣算法。
圖l為對稱規則采樣sPwM波生成原理圖，圖中
Us是三角載波峰值，Tc是三角載波周期，‘t為采樣時 刻，由圖可推導其數學模型：
出邏輯來生成三相六路sPwM波形。通過設置定時器1的周期寄存器TlPR，就可使其產生一定周期的載波信號。可將定時器l設置為連續增／減模式，在此模式下，定時器l計數器(T1cNT)從O開始遞增至周期寄存器(TlPR)的值后又遞減到0，如此循環反復；在定時器1不斷計數的同時，比較單元的比較邏輯也在不斷地將定時器1的計數值和比較寄存器的值fcMF。Rx，x=1，2，3)進行比較，當兩個值相等時將發生比較匹配信號。該信號被送到PWM電路中的波形發生器，由它產生一路PwM脈沖信號，再經過死區單元產生變頻器開關器件的驅動脈沖信號。
程序中首先要對DsP各功能模塊進行配置及初始化，主要包括：系統初始化、中斷控制初始化、中斷向量表初始化、事件管理器初始化、串行通訊初始化等等。本文主要說明一下對于事
件管理器的配置與初始化，它包括：
(1)將GPIOAO—GPIOA5俾wMl一PWM6)配置為基本功能方式；
(2)將GPIOA0一GPIOA5(PwMl．PwM6)配置為輸出，且高有效；
(3)計數器1采用連續增／減計數模式，輸入時鐘預定標系數列64(防止計數器周期值溢出)使用內部CPu時鐘；
(4)使能定時器1下溢-串斷，定時PWM死區時間為2 u s；
(5)初始化定時器1為O，初始化周期寄存器值為初始載波頻率2 kHz所對應的計數值：
(6)初始化比較寄存器值為0x0FFF
(7)使能定時器l和比較單元。
2 2分段調制技術的實現
由于高速電機控制系統的信號頻率范圍較大，因此單純的采用異步調制或同步調制都達不到理想的控制效果，而分段式的脈寬調制技術把逆變電路的輸出頻率范圍劃分成若干個頻段，在低頻段采用異步調制，在頻率達到一定值后改換成分段同步調制且每個頻段內都保持載波比N為恒定，不同頻段的載波比不同。在輸出頻率高的頻段采
用較低的載波比，以使載波頻率不致過高，限制在功  率開關器件允許的范圍內。在輸出頻率低的頻段采用
較高的載波比，以使載波頻率不致過低而對負載產生
不利影響。各頻段載波比取3的整數倍且為奇數為宜。
本設計中調制波輸出頻率范圍為O～1200 Hz，各
頻段的載波比N如圖2所示。
2.3程序流程
圖2分段調制頻率特性曲線
高頻sPwM波形產生程序主要由主程序、定時器
Tl下溢中斷子程序、分段調制子程序組成。主程序任務重要是：配置和初始化系統，中斷控制等相關功能；由負載的u／ ，曲線確定當前調制度M值。定時器T1下溢中斷子程序主要完成三個比較寄存器(cMPRl、cMt，R2、cMF’R3)的計算、賦值，來調節輸出PwM波形的占空比。在Tl下溢中斷子程序中，對于三相正弦函數，可利用13SP2812固化在內部Boot ROM中的正弦函數表，在程序中以10math函數形式直接求值計算。分段調制子程序主要完成在輸出頻率發生改變時判斷此頻率所屬調制分段并根據不同段區多對應的計算方法實時計算定時器Tl下溢中斷子程序中的sPWM波形生成相關參數。其程序流程圖如圖3所示
3實驗與結論
本文采用ccs3.3集成開發環境編譯所有程序，程序編譯無誤后生成0uT文件，通過仿真器將程序裝載到DsP中。本文采用合眾達實驗仿真實驗板sEED—DsK2812 v1 3進行試驗。通過示波器觀測高頻SPwM波形結果如下  |
