TMS320型DSP 芯片怎么来实现SPWM算法! 常用的MPPT实现方法又有哪些

  逆变器作为电源的核心部分，它的调制技术在很大程度上决定了电源输出电压的质量。为了获得比较理想的工频用电输出，一般都会采用 (SPWM)方式获得标准的正弦脉冲。

  SPWM 正弦脉宽调制可分为双极性(一阶)调制方式(SPWM 波有正负 2个电平)、单极性(三阶)调制方式(SPWM 波有正、负、零 3 个电平)和单极性倍频调制方式(SPWM 波有正、负、零 3个电瓶，SPWM 波的脉冲数是单极性调制方式的两倍。

  本文中采用了全桥式电压型逆变器，这种逆变器由 SPWM 正弦脉宽调制产生的开关信号去控制功率开关器件的开通和断开。

  SPWM 开关点的计算从原理上讲，应该根据正弦参考控制波与三角波作比较后的交点确定，确定交点的方法有硬件法和软件法。全桥式电压型 SPWM 逆变器电路拓扑结构图如下图所示。下图中V1-V6 的通断由正弦脉宽调制产生的信号来控制。

  自然采样法是一种很好的脉宽调制方法。但是，自然采样法也有它的局限性，自然采样法适用于用模拟电路来实现。

  随着微电子技术的加快速度进行发展，基于微处理器串行程序流的 SPWM 实现方法已成为主流，数字式自然采样法应运而生。

  自然采样法既是将基准正弦波与一个三角载波交叉在一起，根据两者的交点决定出道变器开关模式的方法。

  T1 为三角波的周期， 为三角波的幅值，正弦波为 Ucsinot， Ts称为采样周期，Ts=T1/2，t1及t2为正弦波与三角波两个相邻交点的时刻。

  式(3－5)中tl及t2不但与载波比N=T/T1(T为正弦波的周期)有关，而且是调幅比M的函数。

  SPWM数字化自然采样法是用数字电路代替模拟电路来实现SPWM自然采样法的方法，也是利用数字比较器实时比较数字化正弦调制波与数字化三角载波的幅值，两者的幅值都是数字式的，直观并且精确，由此得出SPWM的输出波形。

  一般来说，数字化正弦调制波有两种生成方式，或者对一个模拟化的正弦调制信号经模数转换得到，或者在微处理器中根据正弦调制信号的特征参数实时生成。

  前者的实时性和精度较后者为好，且特别适合于调制信号为随机频谱的情况下；后者往往采用查表法来实现。

  DSP芯片的外部事件管理模块具有波形发生器， CPU占用资源少，可以产生SPWM波，这种波形带有可编程死区和输出极性。

  该电路主要由通用定时器、非对称/对称波形发生器、可编程的死区发生单元、输出逻辑控制单元、不对称/对称波形发生单元以及空间矢量法PWM产生单元等功能单元组成。

  事件管理器中的PWM发生模块可以发出特定的SPWM波。通过设置比较单元，能确定相应的PWM的输出形式。

  对PWM单元设置的方法是： 对PWM模块的 (CMPR)、比较控制寄存器(COMCON)及动作控制寄存器(ACTR)进行设置：正弦信号每个时刻的幅值放在比较寄存器CMPR中，通过CMPR中的值不断与TCNT的值进行比较匹配，发出SPWM波。

  通过对比较单元的设置，能确定相应的PWM的输出形式。比较单元的功能结构如下图所示。

  在SPWM波发出过程中时，比较寄存器的值会自动变化，别的参数设定好了就不需要再更改。

  由于市电频率变化不大，而载波频率变化很大，因此采用查表法更新比较寄存器的值。

  设定计数模式为连续增/减计数模式来模拟一系列连续的三角波，这种办法能够通过在通用定时器的控制寄存器中设置状态位实现，如下图所示。

  采用查表法时，需要有一个与适合该频率相应的正弦函数表格，其正弦函数表的制作的过程如下表述：

  选取频率精度为0.2Hz，在47-52.5Hz的频率范围内需做14个正弦函数表。

  由于选取的载波频率(三角波频率)为20k Hz，对于不同频率的正弦波，每个正弦波在一个周期内与三角波相交点的个数也不一样，即每个正弦表的表长也不同。

  表长N=ft/fs，其中，n为正弦函数值的个数，ft为载波频率，fs为正弦波频率。

  正弦函数的每一个值的计算公式为sin(2n Pift/fs)，n=0，1，……，N。

  在发生SPWM波时还需要注意死区的问题。因为当我们用SPWM波去驱动IGBT全桥电路时，为避免上、下桥臂同时导通，要在每半个周期的波形零点处加一段死区，死区宽度的选择与IGBT电路的开关时间有关。

  死区宽度是通过延时程序来实现的。查表法产生SPWM波的程序流程图，如下图所示。

  TI公司的DSP芯片的性能，TMS320系列控制器将实时解决能力和控制器外设功能集于一身，为控制管理系统提供了一个理想的解决方案。

  如何在相同日照和温度的客观条件下输出尽可能多的电能，进而提出了太阳电池阵列的上限功率点跟踪(MPPT)问题。

  由于太阳能光电应用的日益普及，使人们逐渐重视对太阳能应用的研究和发展，但是太阳电池的高度非线性和价格相对昂贵制约着太阳能应用的普及。

  常用的MPPT实现方法：定电压跟踪法、电导增量法、及扰动观察法进行了详细分析，并加以拓展学习了几种改进方案：滞环比较法、最优梯度法和模糊逻辑控制法。

  这些MPPT实现方法各有自己的优缺点，寻找一个取长补短的最佳方案有必要进行大量细致的实验工作和数据分析。