DSP编程学习笔记（用完删除，有备份）

一、三相电压源变换器的结构 1.11.11.11.1 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 1.1.11.1.11.1.11.1.1 原理结构图（如图 1所示） 1.1.21.1.21.1.21.1.2 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。 1.1.31.1.31.1.31.1.3 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 AB U 作为同步参考信号,当 AB U 为负时,开通VT1,这时有电流流经 VT1和VD3经过一段时间后,La和Lb中积聚了一定的能量,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 至直流电压满足。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。 1.1.41.1.41.1.41.1.4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。采用锁相技术 可实现。 1.21.21.21.2 自励式三相电压源变换器的工作原理 1.2.11.2.11.2.11.2.1三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。 1.2.21.2.21.2.21.2.2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。 1.2.31.2.31.2.31.2.3 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。 1.2.41.2.41.2.41.2.4 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 都处于关断装态，一个桥臂所承受的电压为 U dc ,视 IGBT 为理想器件， 每个 IGBT 所承受的电压为 2 U dc ,变换器工作后，IGBT 两端电压为： U dc ，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。 t U d c 2 U d c o n t U 变换器开始工作前和工作后IG B T 器件两端的电压波形图2 1.31.31.31.3自励式三相电压源变换器的 PWMPWMPWMPWM控制 1.3.11.3.11.3.11.3.1 PWMPWMPWMPWM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，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δδδδ 调制深度：信号波幅值与载波幅值的比值。控制角δ：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。 • SPWMSPWMSPWMSPWM、三次谐波注入 PWMPWMPWMPWM与 SVPWMSVPWMSVPWMSVPWM SPWM：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？ 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.PWM1.3.2.PWM1.3.2.PWM1.3.2.PWM控制的基本关系 • 何谓直流电压利用率？SPWMSPWMSPWMSPWM，三次谐波注入 PWMPWMPWMPWM与 SVPWMSVPWMSVPWMSVPWM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Um和直流电压Udc 之比。SPWM 的利用率： 866.0 2 / 2 3 = UdcUdc ，其中 2 3Udc 为线电压峰值， 2 Udc 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Udc，因此其线电压基波分量最大 值为 Udc ，直流侧电压利用率为 1；在 SVPWM 调制方法中 UdcUo 3 2 = ，合成空间矢量 UoUr 2 3 = ，所以 UdcUr 3 3 = ，相电压基波幅值为 Udc 3 3 此时线电压最大幅值为 Udc，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δ 的关系方程？ 交流侧电源： tUou s ωsin= (1) 逆变器交流侧输出电压： δ）（ += tUu vsi ωsin （2） 逆变器交流侧输出幅值： kUU dc λ= （3） 将（3）式代入（2）式得：， )sin( δλ += tUdcKu vsi ω ，其中Uo为电网电压幅值，λ为调 制深度， dc U 为直流侧电压，K与电路有关，δ为控制角。 二、PWMPWMPWMPWM控制的基本关系 2.12.12.12.1 三角载波和双极性调制方式下，给出 SPWMSPWMSPWMSPWM波形的生成原理示意图 生成的波形图如图 3所示: 图 3 2.22.22.22.2 在每一载波周期中，给出三相 SPWMSPWMSPWMSPWM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。 在规则采样中， )sin1( 2 1 Dr taTc ω+=δ 其中δ为脉冲宽度，a为调 0≤a＜1， r ω 为 正弦信号波角频率，Tc为三角波采样周期，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 ω 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。 2.32.32.32.3在 SPWMSPWMSPWMSPWM中，同一个载波周期内三相 PWMPWMPWMPWM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 PWMPWMPWMPWM和 SVPWMSVPWMSVPWMSVPWM中也是否存在？ 2 3Tc WVU =++ δδδ ，其中 U δ ， V δ ， W δ 为在同一三角载波周期内三相的脉冲宽度。 这种关系在三次谐波注入 PWM和 SVPWM中是不存在的。 图6-6 ur uc u O ωt O ωt uouof uo Ud -Ud 三、 DSP-EVADSP-EVADSP-EVADSP-EVA的作用 3.13.13.13.1在 EVAEVAEVAEVA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 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）。 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、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π/2相位的正脉冲。 3.23.23.23.2在 EVAEVAEVAEVA中，如何用 T1T1T1T1来产生 PWMPWMPWMPWM三角载波？T1T1T1T1的四个寄存器 T1PRT1PRT1PRT1PR、 T1CNTT1CNTT1CNTT1CNT、T1CMPRT1CMPRT1CMPRT1CMPR和 T1CONT1CONT1CONT1CON的作用是什么？其参数如何设置？ 用 T1T1T1T1来产生 PWMPWMPWMPWM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. T1T1T1T1的四个寄存器 T1PRT1PRT1PRT1PR、T1CNTT1CNTT1CNTT1CNT、T1CMPRT1CMPRT1CMPRT1CMPR和 T1CONT1CONT1CONT1CON的作用:::: T1中的 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； T1CON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 TxCNTTxCNTTxCNTTxCNT Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 （1）D13-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; 001 x/2; 010 x/4; 011 x/8; 100 x/16; 101 x/32; 100 x/64; 111 x/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、T3CON的定时器使能位来使能或禁止相应操作，从而忽略自身的定 时其实能位。 （4）位 6 TENABLE 定时器使能位 0 禁止定时器操作； 1 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； 11 正交编码脉冲电路—只适用于定时器 2、4，在定时器 1、3 中保留，这种操作只 在 SELTAPR=0时有效。 （6）位 3-2 TCLD1/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 1 TECMP。 定时器比较使能位。 0 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。 3.33.33.33.3在 EVAEVAEVAEVA中，是如何产生 PWMPWMPWMPWM和 SVPWMSVPWMSVPWMSVPWM波形的？ 用定时器产生的 PWM:PWM:PWM: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 PWMPWMPWMPWM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波时，要使用定时器 1计数器 T1CNT、 定时器 1 控制存储器 T1CON，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 PWMPWMPWMPWM波的产生: TMS320LF2407A DSP 提供了一种能辅助对称空间矢量 PWM 波形发生的内部电路，它 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 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 t1，t2和零 矢量作用的时间 t0，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 1/2t1写入 CMPR1，1/2（t1+t2）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更新 ACTRA的第 14-12位。 注意：一定保证 CMPR1≤ CMPR2≤T1PR，否则会出现错误。当 CMPR1=CMPR2=0时， PWMx 引脚输出全部无效的电压空间矢量。事实上，可以利用基本的非零电压空间矢量 u1-u6，以及零矢量有 u0和 u7的线性组合，获得更多的电压空间矢量，这些电压空间矢量都 是等幅而不同相位的。在一个周期内，逆变器的开关状态将超过 6个，有些开关状态会多次 重复出现。逆变器的输出电压是一系列等幅而不等宽的脉冲波，这就形成了空间电压矢量 PWM控制方式，一般称为 SVPWM方式。 3.43.43.43.4 在 SPMWSPMWSPMWSPMW和三次谐波注入 PWMPWMPWMPWM中，利用 EVAEVAEVAEVA来产生 PWMPWMPWMPWM波形，需要知道什么参 数？ 在 SPMW 中利用 EVA来产生 PWM波形需要知道定时器的计数模式以确定载波，还有 调制深度λ和控制角δ即可通过正弦表来计算得到的最后输出波形。 在三次谐波注入 PWM 中也需要知道调制深度λ和控制角δ，只是相应的正弦表发生变 化。 3.53.53.53.5 SVPWMSVPWMSVPWMSVPWM调制原理？在 SVPWMSVPWMSVPWMSVPWM中，利用 EAEAEAEA来产生 PWMPWMPWMPWM波形，需要什么参数？ 调制原理：出发点是使增量磁链轨迹尽量逼近圆形，将理想磁链圆分为 I-VI六个扇区， Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 Administrator 铅笔 每个扇区再分为 K个子区，每个子区将对应一个开关周期 TC.当 C TTT <+ 21 时，插入零矢 量满足 c TTTTT =+++ 8721 其中 T1是 UUUU1111的作用时间，T2是 UUUU2222作用的时间。T7、T8是 零矢量作用的时间。只有当非零矢量作用时，磁链才旋转，当这八个矢量线性组合轮番作用 时，可获得近乎于圆的磁链轨迹。利用 EA来产生 PWM波形需要参数：uα和 uβ 。 Administrator 铅笔