基于DSP的双极性双调制波高频链逆变器实现

当开关频率很高时，可认为sinωt1≈sinωt2≈sin(ωTc／4)，则得到周波变换器开关管第1个高频脉冲宽度为：

式中：T／4=(t1+t2)／2；M为调制比，M=A／B。
当DSP的定时器工作在减计数模式时，设三角波的斜率为k2，同理得到：

当开关频率很高时，可认为sinωt3≈sinωt4≈sin(3ωTc／4)，则得到周波变换器开关管第2个高频脉冲宽度为：

当载波比为偶数时，设载波比为2N，则周波变换器开关管的第n个高频脉冲的宽度为：

根据以上对全桥移相PWM的原理分析，可以设计其实现的软件和控制系统。

基于DSP的双极性双调制波高频链逆变器的系统如图4所示。DSP芯片为TMS320F2812。系统实现了双极性双调制波控制算法的程序，生成脉冲触发信号，建立了正弦数据表，采用增量式PI算法完成了闭环控制算法。

4 仿真与实验结果

基于上述理论分析和系统设计，通过仿真和实验对方案进行了验证。仿真参数：输入直流电压30 V，高频变压器变比38：34：34，输出滤波电感1 mH，滤波电容4．4μF，开关频率40 kHz，电阻负载，输出电压为400 Hz。LC滤波器前端的电压为双极性SPWM波，经滤波后输出正弦波。在单闭环控制下，高频链逆变器分别带阻容、阻感负载、突加电阻负载及带整流性负载时的输出电压uo、电流io波形如图5所示。系统空载时，uo的峰值处稍有畸变；带整流性负载时uo在第1个周期没有达到稳定，且波形的正弦度略差。但系统带电阻、阻容、阻感负载时，uo波动小，波形正弦度较高，总而言之，该高频链逆变器具有良好的带载能力。

通过实验对该控制方案进行了验证，实验参数与仿真参数一致，实验结果如图6所示。高频链逆变器的uo，io波形如图6a所示。由图可知，uFE经滤波后，输出400 Hz／46 V的正弦电压，且uo的正弦度较好。图6b为系统在电压瞬时值闭环控制下高频链逆变器的动态特性。由图可知，在负载突变瞬间，逆变器输出电压uo，电流io波形存在畸变，uo需经过约一个周期才能达到稳定值，但总而言之系统的带载特性及动态性能良好。

通过观察各开关管的工作状态得出结论，在采用双极性双调制波控制方式时，无论滤波电感电流的极性如何，高频逆变桥的所有开关管均实现了ZVS开通；周波变换器开关管为ZCS关断，实现了自然换流；每个开关周期内，有两次交流侧能量回馈直流侧的过程，高频链逆变器滤波前输出双极性SPWM波，滤波后输出400 Hz的正弦波；并且系统在闭环控制下，有良好的稳、动态特性。故基于DSP控制的双极性双调制波模式高频链逆变器是正确可行的。

5 结论

针对全桥全波式高频链逆变器拓扑，采用双极性双调制波控制策略，利用TMS320F2812型DSP芯片产生数字化控制信号，实现过程简单灵活。实验结果表明：系统带载能力和动态特性良好，高频链逆变器输出很好的正弦波电压。逆变器的开关管实现了零电压开通，周波变换器的开关管实现了零电流关断，故实验结果证明该控制方案是可行的。