单片机采样保持产生SPWM,应该有多少个采样点,有什么要求和规定吗

什么是SPWM波形的规则化采样法和洎然采样法比,规则化采样法有什么优点

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来源:华强电子网 作者:华仔 浏覽:440

1 引言随着信息技术的不断发展和计算机应用的日益普及高新技术设备对供电质量的要求越来越高,很多设备都要求电源能够持续提供恒频恒压、无崎变的纯正弦波交流电不间断电源UPS就是用来给这些设备供电的。UPS一般采用正弦脉宽调制(SPWM)的控制方法将直流电逆变荿正弦波交流电目前,SPWM控制波形的产生一般有三种方式:1、用分立元件电路产生主要由三角波发生器、正弦波发生器和比较器组成。汾立元件电路

随着信息技术的不断发展和计算机应用的日益普及高新技术设备对供电质量的要求越来越高,很多设备都要求电源能够持續提供恒频恒压、无崎变的纯正弦波交流电不间断电源UPS就是用来给这些设备供电的。UPS一般采用正弦脉宽调制(SPWM)的控制方法将直流电逆變成正弦波交流电目前,SPWM控制波形的产生一般有三种方式:1、用分立元件电路产生主要由三角波发生器、正弦波发生器和比较器组成。分立元件电路复杂调试困难,成本高可靠性差,因此一般很少采用2、用专用集成芯片产生,专用集成芯片功能强大输出波形质量高,应用比较广泛3、用单片机采样保持实现,现在许多单片机采样保持都具有产生SPWM波的功能采用单片机采样保持可使电路简单可靠,而且还方便对系统其他数据参数的监控、显示和处理使整个系统的控制非常的方便。本文就是采用PIC16F73单片机采样保持产生SPWM波来控制UPS电源Φ的逆变系统的

系统总体硬件框图如图1所示:电网输入交流电经整流滤波电路后,变成直流电压送入功率因数校正模块(PFC),进行功率因数校正并同时进行直流电压调整,升压到360V另一方面,蓄电池输出的48V直流电压经过蓄电池升压电路后得到345V的直流高压这两路直流高压通过二极管并联起来,供给桥式逆变电路正常工作时,由市电整流所得直流给逆变器供电而当市电异常时,则自动切换到蓄电池供电直流电经过桥式逆变电路逆变后,再经输出滤波变成220V、50HZ纯正弦波交流电供给负载。


控制电路以 Microchip公司的PIC16F73单片机采样保持为核心PIC单爿机采样保持是采用RISC结构的高性价比嵌入式控制器,采取数据总线和地址总线分离的Harvard双总线结构具有很高的流水处理速度。

PIC16F73最高时钟频率为20MHZ每条指令执行周期200ns,由于大多数指令执行时间为一个周期因此速度相当快。其内含192字节的RAM 4K程序存储器、5路A/D转换及2路PWM波发生器,應用时外围电路极其简单是理想的单相逆变电源数字控制器。

单片机采样保持通过内部软件产生一路SPWM控制信号然后经过逻辑门变换电蕗变换成逆变全桥所需的四路驱动信号,再经专用驱动芯片TLP250隔离放大后分别加到逆变全桥四个IGBT的栅极,进行驱动控制

为了提高输出电壓的稳定性,本系统中采用了电压反馈闭环输出电压经电阻分压取样后,由运算放大电路将电平转换为单片机采样保持A/D转换口所能接受嘚0~5V电压信号送入单片机采样保持A/D转换口。软件在运行过程中会每隔一段时间进行一次A/D转换,得到反馈电压值调整SPWM信号的脉宽,保證输出电压的稳定

PIC16F73单片机采样保持内部含有两个CCP模块,都可以用来产生PWM波对于PWM信号来说,周期和脉宽是两个必不可少的参数PIC16F73单片机采样保持将PWM周期储存在PR2寄存器中,而将PWM信号高电平时间值即脉宽值储存在CCPR1L或CCPR2L寄存器中内部定时器在计数过程中不断与这两个寄存器的值楿比较,达到设定时间时输出电平产生相应的变化从而控制PWM信号的周期和占空比。

SPWM信号要求脉宽按正弦规律变化因此每一个PWM周期脉宽嘟要改变,由单片机采样保持产生SPWM波的基本思想就是在初始化时将PWM周期值设定然后用定时器定时,每个周期产生一次中断来调整脉宽,从而得到脉宽不断变化的SPWM波但实际上,SPWM频率一般都很高周期很短,要在每一个周期内都完成脉宽的调整比较困难本系统中,SPWM周期為20KHZ,设置每六个周期改变一次脉宽实际输出SPWM信号经滤波后所得正弦波如图6所示,波形光滑无畸变满足精度要求。

在软件设计中将CCP2模块莋为PWM输出口,CCP1模块采用比较功能单片机采样保持时钟为20MHZ,计时步阶0.2us。首先建立正弦表在一个完整正弦周期中,采样64个点采样点正弦值與正弦波峰值的比值就是该点SPWM信号的占空比。然后根据SPWM周期计算出各点的脉宽值转换成计时步阶,做成正弦表供CCP1中断子程序调用。这64個点之间的时间间隔也转换成计时步阶储存到 CCPR1H和CCPR1L寄存器中程序运行过程中, 计数器TIMER1不断和这个寄存器的值相比较达到设定值时CCP1产生中斷,TIMER1重新计时中断服务子程序用来修改SPWM信号的占空比,其流程图如图2所示

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