基于DSP正弦波调制的三电平变换器

外，它还有串行通信接口(SCI)，16位的串行外设接口模块(SPI)和控制器局域网络(CAN)2.0B模块。LF2407A可以很好地实现电力电子领域的控制。DSP实现SPWM控制三电平变换器的控制框图见图3。对称的规则采样PWM法比较简单，适合于数字控制的实现，它的原理是在三角载波的峰点（谷点）的时刻采样正弦波调制信号而形成的波形，采样周期Ts为三角载波的周期。用DSP实现SPWM控制的过程中，主要是计算各个载波周期内的开关时间。图4是计算载波周期内开关时间的中断程序流程图。中断程序主要就是计算第N个载波周期内的开关的时间，其中v0为正弦波的幅值。表1是DSP的信号与开关管对应表。表2是各个扇区内CMPRx的值表。

表1 DSP信号和主功率管的对应关系

图3 DSP控制的三电平变换器框图

图4 中断程序流程图

4三电平SPWM的仿真研究

为了研究载波调制的谐波消除效果，采用电力电子专用仿真软件PSIM对图1所示的三电平变换器进行了仿真研究。仿真参数设置载波的频率fc=10kHz，调制正弦波的频率fm=50Hz，幅度调制比为ma=0.9。相电压、线电压的仿真波形如图5（a）所示。从仿真结果不难看出三电平的谐波主要集中在载波频率的倍数的位置，如图5（b）所示，而低次谐波很小。

5 实验模型和实验结果

实验模型的主电路采用12个IRF840开关管，6个钳位和12个反向恢复的二极管MUR860。实验的控制部分主要是基于实验室开发的双DSP数字控制平台。电路的输入的直流电压300V，负载为2.2kW的电动机。开关频率fc=10kHz，ma=0.9。图6(a)是相电压波形，图6(b)是相电压的FFT分析。图7(a)是线电压波形，图7(b)是线电压波形的FFT分析波形。

（a）相、线电压波形

（b）相、线电压FFT分析

图5 相、线电压波形与FFT分析

（a）相电压波形

(b)相电压波形的频谱分析

图6 相电压波形与其FFT分析

（a）线电压波形

(b)线电压波形的频谱分析

图7 线电压波形与其FFT分析

6 结语

上述仿真和实验结果表明，SPWM方法的谐波主要集中在高频部分，因此，对它进行滤波器的设计比较容易实现。三电平变换器在高性能中高电压的变频调速，有源电力滤波装置和电力系统无功补偿等领域有着广泛的应用前景。DSPLF2407A具有多路PWM输出和可编程的死区时间控制，因此，在实现复杂的电力电子领域的控制中具有明显的优势。