李騰飛

摘 要：該文給出了基于DSP形成SPWM產(chǎn)生的原理和具體實(shí)現(xiàn)過程，應(yīng)用三階式脈寬調(diào)試法計(jì)算出各交點(diǎn)的數(shù)值形成可查詢表格，將其數(shù)值TI公司推出的控制芯片TMS320LF2407存儲(chǔ)器中，通過程序讀取數(shù)值，再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，即可形成所需的SPWM波。

關(guān)鍵詞：DSP 脈寬調(diào)制 SPWM TMS320LF2407

中圖分類號(hào)：TP368.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-00-02

隨著現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)步，簡單快捷方便實(shí)用的實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制成為主要需求，由于SPWM控制方法的實(shí)現(xiàn)簡單，效果良好，其輸出電流或者電壓波形為正弦波，在點(diǎn)擊控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。該文即將介紹一種基于TI公司專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的DSP處理器TMS320LF2407來實(shí)現(xiàn)SPWM信號(hào)產(chǎn)生的方法。

1 SPWM控制方式

SPWM正弦脈寬調(diào)制法是調(diào)制波為正弦波，載波為三角波或鋸齒波的一種脈寬調(diào)制法.這種方法具有通用性強(qiáng)，原理簡單，控制和調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點(diǎn)，具有消除諧波，調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的多種作用，是一種比較好的波形改善法。SPWM正弦脈寬調(diào)制法包括二階式和三階式兩種，該文主要應(yīng)用三階式脈寬調(diào)試法。

半波三角波用分段函數(shù)來表示，這樣兩個(gè)函數(shù)的斜率分別為+和-初始值分別為0和+Uc三角波的數(shù)學(xué)表達(dá)式可用下面公式來表示。

（在半個(gè)周期內(nèi)）

正弦波方程為，調(diào)制度載波比，可以用計(jì)算方法計(jì)算出各個(gè)交點(diǎn)的值。

此處直接計(jì)算比較復(fù)雜，可以借助計(jì)算機(jī)在一定的精度范圍內(nèi)用數(shù)值分析方法計(jì)算，此時(shí)就可以得到各個(gè)矩形脈沖的寬度。將一個(gè)正弦周期分成若干等分，再計(jì)算出每個(gè)脈沖的分?jǐn)?shù)，輸入到DSP的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，通過程序就可以得到SPWM波（圖1）。

2 DSP形成正弦信號(hào)的方法

為了電路中得到PWM波形，可以使用D/A轉(zhuǎn)換器，DSP隔一段時(shí)間向D/A轉(zhuǎn)換器輸出一個(gè)數(shù)字量，則在D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端就得到一個(gè)PWM信號(hào)。計(jì)算出調(diào)制波和載波的交點(diǎn)，然后通過交點(diǎn)之間的距離計(jì)算出矩形波的占空比，將一個(gè)周期的正弦波分成若干等分，再算出每一個(gè)矩形波在這個(gè)正弦波周期內(nèi)所占份額，將其輸入DSP的存儲(chǔ)器，通過一定時(shí)間間隔輸出，就可以得到PWM波形。此種方法簡單可靠，通過改變讀取時(shí)間而改變信號(hào)頻率，可以得到任何頻率的波形，較之LF2407自身產(chǎn)生的方法要靈活、簡便。

設(shè)細(xì)分度N為200，調(diào)制度M為0.667，載波比為10，每形成一個(gè)正弦周期的PWM波形，須進(jìn)行200次D/A轉(zhuǎn)換，改變向D/A轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的時(shí)間間隔，則可以得到不同頻率的PWM信號(hào)。為了節(jié)省CPU時(shí)間，對(duì)SPWM信號(hào)的數(shù)字量預(yù)先經(jīng)過計(jì)算，形成一個(gè)表格存放在DSP中，通過查表形成脈寬調(diào)制波形。

因?yàn)長F2407A應(yīng)用板的D/A轉(zhuǎn)換器是單極性，所以要加偏移量0800H，此處DSP只需輸出0000H、0800H和0FFFH這三個(gè)量，便可以形成SPWM波形信號(hào)，使用這種方法簡單方便。計(jì)算表如

表1。

將表1中的按照正弦規(guī)律變化的數(shù)字量存入存儲(chǔ)器，以某一地址為起始地址，DSP順序讀出這些數(shù)值，通過D/A轉(zhuǎn)換后，就形成了SPWM信號(hào)。

3 結(jié)語

在設(shè)計(jì)了整個(gè)控制系統(tǒng)之后，首先基于DSP的EVM板就編寫的軟件進(jìn)行了調(diào)試，觀察其產(chǎn)生的SPWM波，并通過濾波后觀察其正弦波形，在軟件中通過改變頻率鍵盤的值來改變輸出PWM波的頻率，并通過示波器觀察其波形。圖2是其輸出的PWM波形。

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