淺談dsp的技術論文

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　　淺談dsp的技術論文篇一

　　基于DSP的逆變器數(shù)字控制技術

　　摘 要：本文研究了一種基于DSP的逆變器控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。逆變器具有廣泛的用途，其性能的優(yōu)劣主要由其控制系統(tǒng)決定。采用一種基于TMS320F28335為控制器的逆變器控制系統(tǒng)，對其硬件電路和軟件控制方法進行了分析和設計。所設計的控制系統(tǒng)能滿足多種逆變器應用場合的需要。

　　【關鍵詞】逆變器 DSP TMS320F28335

　　逆變器是電力變換裝置的重要組成部分，廣泛應用于工業(yè)、民用等各個領域。當前隨著發(fā)電和用電設備的不斷發(fā)展，對電力變換裝置的安全性、可靠性等方面的要求也越來越高，對逆變器的性能要求也就相應提高。逆變器的性能主要由其控制系統(tǒng)決定，逆變器輸出電流波形進行控制策略是其性能好壞的關鍵。逆變器主要由主電路、電源和逆變器控制電路組成。其中控制電路的主要組成部分包括：以DSP為核心的運算電路、通訊電路以及各種接口電路。本文就基于TMS320F28335為逆變器控制系統(tǒng)的數(shù)字控制技術進行探討。

　　1 TMS320F28335 芯片

　　TMS320F28335是一種浮點型的數(shù)字信號處理器，它具有控制外設的集成功能和微處理器(MCU)的易用性，控制和信號處理能力強，C語言編程效率高，能夠實現(xiàn)復雜的控制算法，它具有外設集成度高、精度高、成本低、功耗小等優(yōu)勢。主要特點有：

　　(1)具有32位高性能CPU和單精度浮點運算單元(FPU)，可以進行16×16、32×32位的乘法累加操作，有2個16×16位乘法累加器;總線結構為哈佛流水線結構;可以快速執(zhí)行中斷響應;同時還有統(tǒng)一的寄存器編程模式。

　　(2)具有高性能靜態(tài) CMOS 技術。其晶振為30M，可以通過鎖相環(huán)(PLL)倍頻使主頻達到 150MHz，指令周期為 6.67ns，能夠滿足控制芯片的高速處理要求。

　　(3)有三個32為CPU定時器，即定時器0、1、2。一般定時器0和1為普通定時器，定時器2做為控制系統(tǒng)用到的DSP/BIOS 的片上實時系統(tǒng)，如果沒用到DSP/BIOS，定時器2也可以做為普通定時器。

　　(4)具有增強的控制外設。PWM 輸出端口有18個，高分辨率脈沖寬度調制模塊(HRPWM)6個;事件捕獲輸入端口6個;正交編碼器通道(QEP)2個。

　　(5)具有 16 個轉換通道的A/D 轉換器。轉換時間為80ns，轉換速度快;多路輸入選擇器有2×8個通道;保持器2個;可以進行單通道和連續(xù)通道的模式轉換。

　　(6)支持 JTAG 邊界掃描;具有分析和斷點功能可以進行仿真模擬;硬件能夠實時調試。

　　2 數(shù)字控制核心單元設計

　　以TMS320F28335為控制系統(tǒng)的硬件電路主要由：電源、電壓檢測、電流檢測、PWM 信號輸出、通訊、繼電器控制等部分組成。傳感器檢測到的信號通過DSP作用進行數(shù)字濾波，再通過控制算法計算，得到一個PWM信號，該信號與輸入量相對應，然后事件管理器EV產生這個信號輸出給開關管的驅動電路。EV 模塊的設置至關重要，選用全比較單元CM-PR1、CMPR2、 CMPR3。其采用連續(xù)增減計數(shù)模式，可以產生對稱的PWM波，從而減少諧波。為了避免上下兩個開關管導通，還設置了相應的死區(qū)單元。

　　基于TMS320F28335的ADC電路輸入電壓范圍比較小，為0-3V，容易受到干擾，并且還需要AVCC3. 3、AVCC1. 9以及2. 5V 的參考電源三路電壓，電源比較復雜，不容易滿足三相電壓電流采樣時對同步性的要求。所以選用采樣AD7657進行采樣速率更高，有利于電路的整體設計和性能的提高。

　　控制系統(tǒng)硬件的設計還包括信號調理電路設計，交流信號調節(jié)選用HPT205NBJ-1電壓互感器，同時將交流和直流信號隔離。為滿足AD7657的輸入電壓范圍，電壓互感器輸出有效值應小于3.53 V。

　　3 控制系統(tǒng)軟件設計

　　由于TMS320F28335具有單精度浮點運算單元(FPU)，所以能夠用高級語言來實現(xiàn)軟件控制，并且能用C /C++ 語言實現(xiàn)復雜數(shù)學算法的運算。無需額外的微控制器，就能夠有效完成系統(tǒng)控制和數(shù)學運算任務。TMS320F28335的32×32位乘法器，具有64位的處理能力，能夠處理高數(shù)字分辨率的問題。此外，它具有快速反應中斷，系統(tǒng)軟件屬于實時控制軟件等特點。

　　所以在設計軟件時，在考慮硬件配置和特點的同時，也要考慮軟件的功能性和快速性。軟件由主程序和中斷程序兩部分組成，主程序主要是進行初始化，設置各功能模塊以及其工作方式;初始化設定完成后，系統(tǒng)進入等待狀態(tài)，一旦中斷產生，系統(tǒng)進入中斷程序。

　　選用定時器中斷，在中斷程序時完成直流側電壓軟啟動、AD 轉換、AD 校準、坐標變換和控制算法的實現(xiàn)，而后產生PWM 信號實現(xiàn)控制主電路的目的。軟啟動程序能夠使直流側電容電壓緩慢升高，以防止升高過快造成電容損壞。在中斷中設標志位，當芯片上電時，進行初始化，開始執(zhí)行軟啟程序，直流側電壓每20ms上升1V，達到設定電壓后，在下次中斷開始執(zhí)行控制程序。另外，在中斷程序中還包括了電路中的過壓、過流保護程序。

　　4 結束語

　　使用基于TMS320F28335的逆變器，電流中高次諧波含量非常低，符合并網要求。當給定電流發(fā)生突變時，逆變器能夠快速的調節(jié)實際電流值，具有很好的動態(tài)性能，符合實際應用要求。

　　基于TMS320F28335的逆變器控制系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的模擬控制具有計算能力強、算法靈活、可靠性強等優(yōu)勢，能夠體現(xiàn)所設計的控制算法，二者結合設計出的逆變器可以用于高功率因數(shù)并網，具有電流諧波污染低、控制精度高、系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性強等特點，能夠適應多種逆變器應用場合的需要。

　　參考文獻

　　[1]王占擴，樊生文，李正熙.基于TMS320F28335的大功率逆變器控制電路可靠性研究[J].變頻器世界，2010(5)：68-70.

　　[2]王佳美.基于TMS320F28335的并網微型逆變器的研制[D].天津：河北工業(yè)大學，2012.

　　[3]石昆，章堅民，李陽春.基于DSP的三相光伏并網逆變器控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電子器件，2011，34(3)：273-277.

　　作者單位

　　1.遼寧電能發(fā)展股份有限公司 遼寧省沈陽市 110179

　　2.國網遼寧省電力有限公司沈陽供電公司 遼寧省沈陽市 110003

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