[發明專利]一種倍頻正弦脈寬調制的數字實現方法

在審

• 申請號: 201410706892.7
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104467502A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 常亞輝;李新宇;袁旭超;郭立杰;王曉瑜;李建春
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: H02M7/501
• 分類號: H02M7/501
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種倍頻正弦脈寬調制的數字實現方法，應用于以數字方法實現正弦波輸出，以較低的開關頻率實現較高的開關效果，適用于各種正弦脈寬調制的數字化場合。

背景技術

正弦脈寬調制(SPWM)是利用沖量等效原理：大小、波形不相同的窄脈沖變量，只要它們的沖量即變量對時間的積分相等，其作用效果相同。當沖量按正弦規律變化時，其作用與直接施加正弦連續電壓效果相同，調節脈沖寬度使之按正弦規律變化，一系列斷續脈沖在濾波之后將變成連續正弦值。

正弦脈寬調制在實現方式上由以下幾種：雙極性脈寬調制、單極性脈寬調制、倍頻脈寬調制等。其中雙極性脈寬調制、倍頻脈寬調制用模擬電路實現比較簡單，但由于采用上下橋臂互補導通方案，需要對上下橋脈寬加入死區，模擬電路對加入死區實現比較復雜。隨著DSP的普及，以及編程簡單方便，數字化脈寬調制得到廣泛應用。

PWM頻率提高，對于濾波器的設計帶來方便，使濾波器體積減小，但同時也會增加開關管的損耗，因此需選用合理的PWM頻率，使開關損耗與濾波器達到折中的效果。

現有技術采用DSP作為PWM發生器已比較普遍，而將單極性倍頻方式應用在DSP中應用大都算法復雜，占用大量時間進行運算，降低了運行的實時性指標。本發明利用查表和簡單運算相結合的方法，將單極性倍頻的損耗低與DSP軟件的靈活性結合起來，占用很少的運算時間，可以達到良好的效果。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種倍頻正弦脈寬調制的數字實現方法，用DSP的PWM模塊生成樂正弦脈寬調制波形，以低開關頻率達到了高開關頻率的效果，實現了倍頻正弦脈寬調制的數字化。

本發明的技術解決方案是：一種倍頻正弦脈寬調制的數字實現方法，步驟如下：

(1)利用DSP系統的全局時鐘f_osc，計算PWM模塊的時鐘頻率f_T1；具體公式為：fT1=12fosc;]]>

(2)根據開關管的損耗和濾波器的尺寸確定載波頻率f_c，所述開關管的損耗隨著f_c的升高而增大，濾波器的尺寸隨f_c的升高而減小，f_c的取值范圍為：5KHZ<f_c<20KHZ；

(3)由步驟(1)中PWM模塊的時鐘頻率f_T1和步驟(2)中載波頻率f_c計算PWM周期值T1PR；具體公式為：

(4)根據調制波頻率f_r、載波頻率f_c以及DSP系統的響應速度值計算周期采樣點數N；具體公式為：所述DSP系統的響應速度值是對DSP系統實時處理速度的量化，取值范圍為：a≤1；

(5)根據步驟(3)得到的PWM周期值T1PR和步驟(4)得到的采樣點數N，對調制波前1/2周期、后1/2周期不同情況，按照不同計算公式得到PWM不同橋臂的比較值CMPR1和CMPR2；

具體為：

調制波前1/2周期，CMPR1、CMPR2的具體計算過程如下：