数字化中频SPWM逆变电源控制系统

电压出现较大的超调。

3.2系统中心值的整定：

在用数字实现的过程中，我们要注意使得进行比较的相应的电压、电流、三角载波的中心值要一致。否则，会导致输出电压波形畸变。逆变器的输出电压,经过调理电路,送到DSP的A/D模块的模拟输入通道的正弦信号为中心值为1.65,幅值不超过1.65的单极性交流信号。逆变器输出电压的采样正弦信号,进入DSP的A/D模块进行转换后, 采样正弦信号数字量为:

                      (1)

反馈电压信号的中心值为512，基准正弦信号的中心值和输出电压的周期有关，两者的中心值经常会不统一。为了便于软件的实现，将两者的中心值均定为512。因为有：

                       (2)

即电压误差是中心值为零的正弦信号。也就是，进入电压调节器的是中心值为零的正弦信号。

由于反馈电流的中心值为512，故电压调节器的输出需加上数字量512，得到中心值为512的。有：

                 (3)

电流误差信号的中心值为0，由于三角载波的中心值为也是输出电压的周期有关，即与三角载波进行SPWM 控制的信号的中心值必须是一样的。因此，电流误差信号必须加上三角载波的中心值，才能与三角载波进行SPWM 控制。

3.3 使用改进的PI算法：

在实际应用中，考虑到一些具体情况，还需对PI调节加以一定的限制，针对不同的情况采取最佳控制方法。

系统中设置偏差阈值，当,PI控制取消积分作用，用P控制;，引入积分作用。该方法的实质是：当被控量与设定值的偏差较大时，取消积分作用，以免积分作用使系统的稳定性减弱，超调量加大;当被控量接近设定值时，加入积分作用，以便消除静差，提高控制精度。

可设逆变器的输出的电压的上限，下限值为。执行如下操作：当时,取消积分运算;当时,;取消积分运算。即通过限幅防止控制量的饱和，控制量的饱和主要是由于积分项的饱和而引起的。积分饱和会导致被控量出现较大超调和长时间的波动，这对控制系统是不利的。

 当在输出变化较小时，通过计算得到的PWM控制寄存器的值可能也会有小幅度的振动，这样会使系统不稳定。若设置适当的死区范围，则可以消除由此引起的振荡，又不会太大影响输出精度。

时，u(k)=u(k-1),控制量保持不变;当,按照PI算法，计算输出控制量。其中为死区的阈值，依据系统的控制精度的要求来确定。设置死区可以减少执行机构的频繁动作，增强系统运行的稳定性。

3.4 保护控制：

数字化控制的电源系统中，一般设置保护硬件和软件两套保护系统，确保出现故障能有效保护。通常是由硬件电路负责故障状态的快速检测，再通过软件或硬件保护及时封锁开关管的驱动脉冲。逆变器系统中保护及监控部分通常包括过/欠压，过/欠流等。故障保护的监控过程为：通过采样及A/D转换将各种信号的数字量送到DSP，与相应的保护门限值进行比较，若超过门限值则采取保护措施。这样不仅实现简单而且还可以监控各类故障，便于维护。由于故障保护是需要实时监控的，而且一旦发生故障应及时采取相应措施控制输出。因此应在主程序中对各保护状态量进行实时查询。

4 软件设计

通过前面的分析我们可以知道，逆变桥的SPWM信号由片内PWM模块实现，波形的控制和调节都需要在PWM调节周期中完成，属于定时器管理事件。在进行电压调节器、电流调节器计算时还需要实时获得、处理采样值，这里主要利用片内A/D模块。另外，在和单片机进行通信时可以利用SCI口实现，各类保护则是需要不断查询各个状态量，根据其具体数值采取相应的动作。系统软件总的流程框图如图2：

图2系统软件的总体结构流程框图

程序首先对一些寄存器进行设置，并且初始化所有的变量。然后使能所需的中断，启动定时器。开始执行后台一些对实时要求不高的程序，比如通讯等功能。CPU的中断INT2,INT6按照一定的时间打断后台程序的执行，让CPU执行一些实时要求高的程序，比如正弦波发生程序，电流、电压采样。

因为本系统对软件的实时处理能力要求很高，所以绝大多数功能模块是在中断子程序中完成的。而且由于系统的功能模块繁多，所以各模块应根据系统的要求严格按照先后顺序执行，以保证各模块互不干扰，协调工作。INT2为定时器的中断子程序，是最重要的一个子程序，在该子程序中主要完成对逆变器的控制，因此其中断优先级最高。一旦出错那么整个系统的