基于DSP控制的三相AC/AC變頻器控制方案的研究
y=4rf (1)
y=200t+b (2)
可以求得 y=(50xrf)/(50rf)
ta=(1-y)/200
式中 ta 為延遲角 a 對應(yīng)的時(shí)刻。 將 DSP 的 TPINT1 周期設(shè)置為 Tmin=20/29ms 用來表示最小的定時(shí)單位 ta 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的定時(shí)量。 在 TPINT1 中斷中 , 給各個(gè)定時(shí)變量進(jìn)行減計(jì)數(shù)操作。 當(dāng)減計(jì)數(shù)值到零時(shí), 立即根據(jù)波頭值觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管。具體實(shí)現(xiàn)可見參考文獻(xiàn)。
3 規(guī)則采樣法
在余弦交點(diǎn)法實(shí)現(xiàn)的AC/AC變頻器中 , 有算法較為復(fù)雜和其輸出的基波電壓幅值較小的缺點(diǎn)。從采樣控制的角度看 ,對輸入基準(zhǔn)波的采樣值只是在交點(diǎn)處才是有效的 , 所以可以把各交點(diǎn)看成是采樣點(diǎn)?。 因此 , 采樣點(diǎn)是不等距、 不規(guī)則的。由此使得輸出波形的高次諧波成分加大。
規(guī)則采樣法是在每個(gè)采樣點(diǎn)(選自然換相點(diǎn))采樣基準(zhǔn)波電壓值 , 然后計(jì)算由該電壓值所對應(yīng)的觸發(fā)控制角 , 以該觸發(fā)角觸發(fā)下一相晶閘管。 如圖3所示 , 上部是一組橋的輸出電壓波形圖 , 下部是同步電壓和基準(zhǔn)電壓的波形圖。
圖3:基準(zhǔn)波采樣點(diǎn)和同步波觸發(fā)點(diǎn)。
系統(tǒng)在自然換相點(diǎn)采樣基準(zhǔn)波得到的采樣值 , 如圖中 1、2、3、------, 各點(diǎn) , 然后按這些采樣值在同步電壓波上計(jì)算相應(yīng)的觸發(fā)控制角 , 如圖中1‘、2’、3‘、------,各點(diǎn) 。 這些點(diǎn)就是要求的換相點(diǎn)。
本系統(tǒng)采用給定基準(zhǔn)波幅值和頻率 , 然后查正弦表得到采樣點(diǎn)的基準(zhǔn)波瞬時(shí)值 。正弦函數(shù)按等時(shí)間間隔(3.3ms)離散化 , 依次存在 DSP 內(nèi)存的 256 個(gè)單元中 。DSP 響應(yīng)電源同步信號(hào)中斷 ( 即自然換相點(diǎn) )時(shí) , 按步長A( 即地址差 ) 查表 , 每查一次瞬時(shí)值, 將查表地址遞增 A。 當(dāng)查表地址遞增到 256 時(shí)便完成一次循環(huán) , 對應(yīng)的時(shí)間等于一個(gè)輸出周期 T0, 所以變頻器的輸出頻率與查表步長之間的關(guān)系為:
由上式可見 ,fo 與 A 成正比 , 改變 A 即可改變輸出頻率實(shí)現(xiàn)變頻。 查表得到的瞬時(shí)值乘以 K 值即可改變輸出電壓幅值 , 以實(shí)現(xiàn)變壓。 然后根據(jù)瞬時(shí)值查同步電壓波的反余弦函數(shù)表 , 得到觸發(fā)角的值 , 轉(zhuǎn)化成 DSP 的定時(shí)量。 定時(shí)到, 則觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管。
為了使變頻器輸出對稱 , 三相給定的正弦函數(shù)互差 To/3, 并與各自的反組正弦函數(shù)波成軸對稱。 用表地址描述的時(shí)間軸即 0、To/3、To/2、To 時(shí)刻分別對應(yīng)于表地址:××00H、××55H、××7FH、××FFH。所以只需制作一張正弦函數(shù)表 , 三相查取給定電壓波瞬時(shí)值的地址始終互差 55H, 這樣就實(shí)現(xiàn)了三相對稱輸出。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖4:阻感負(fù)載的電壓電流波形。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看 , 采用此算法的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠 , 調(diào)制的頻率可按照設(shè)定要求輸出 , 電流過零死區(qū)小于 1ms, 滿足控制要求 , 電壓電流波形比前兩種控制策略所得波形更佳 , 并且由于規(guī)則采樣減少了輸出波形中的次諧波含量 , 從而可以擴(kuò)大 AC/AC 變頻器輸出頻率的上限。
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