全面讲解pwm波形发生器
0 2022-11-24

波形发生器在生活中有诸多应用,不过对于波形发生器,大家并非均有所了解。此外,波形发生器种类较多,无法在短时间内全部掌握。本文中,将为大家讲解pwm波形发生器,并着重解释这款波形发生器工作原理。

一、为什么要使用PWM波

1:PWM就是PULSE WH Modulaon 脉宽调制 - 矩形脉冲波形,你可理解为占空比可调的方波。

2.直接可以输出PWM波,所以不需要额外的硬件连接。但是DSP输出的驱动能力有限,驱动电机必须额外加放大驱动。

3.以DSP的EVA单元为例子,EVA的2个通用可以产生2路独立的PWM波,3个比较单元能够产生6对带死区的PWM波。(1)T1CNT为连续计数模式产生不对称的PWM波,此时PWM的周期为(t1pr 1)/tclk,t1pr为周期值,TCLK为当前定时器每计数一次所需时间。(2)T1CNT为连续增减计数产生对称的PWM波。周期为2T1PR/tclk.程序如下:void IniV(void) {

EvaRegs.T1PR=5000;EvaRegs.T1CMPR=2500//没用这种方式产生;EvaRegs.T1CNT=0//定时器1初值设0;EvaRegs.T1CON.ALL=0x144E//连续增模式,使能定时器1和设置T1P的周期;EvaRegs.CMPR1=500;//使用比较单元输出PWM;EvaRegs.ACTR.all=0x0006//设置输出管教地有效还是高有效;EvaRegs.DBTCON.all=0x0530//使能死区定时器,死区时间为5倍定时器时间;EvaRegs.COMCONA.all=0xa600//控制A操作时能

二、pwm波形发生器的原理与应用

一般的采样型SPwM法分自然采样法和规则采样法,自然采样法是将基准正弦波与一个载波三角波相比较,由两者的交点决定模式的方法。由于自然采样法得到的数学模型需要解超越方程,因而并不适合微控制器进行实时控制,又因为实践对称波形比非对称波形在的相中引起的谐波失真小,所以我们使用对称规则采样法作为本系统的数学模型。

这里说明一下TMS320LF2407(以下简称2407)来产生PWM信号的原理:由于产生一个PWM信号需要有一个适合的定时器来重复产生个与PM周期相同的计数周期,并用一个比较寄存器来保持调制值,因此,比较寄存器的值应不断与定吋寄存器的值相比较,这样,当两个值相匹配时,就会在响应的输出上产生一个转换(从低到高或从高到低),从而产生输出脉冲,输出的开启(或关闭)时间与被调制的数值成正比,因此,改变调制薮值,相关引脚上输出的脉冲信号的宽度也将随之改变。

通过TMS320LF2407的事件管理器模块可以产生一定占空比的PwM脉冲信号,而使用其中的通用定时器、全比较单元和单比较单元则均可发出PWM脉冲,由DSP的Pw口可输出一系列等幅不等宽的PwM波形信号,这些信号再经过外围系列调理电路的变换之后,便可以得到所需要的三相交流正弦波信号了。事实上,在硬件上,DSP有两个设计一样的事件管理模块( EVAZEVB),每一个事件管理模块都有6个PWM输出口,故可输岀两组三相SPWM波,一般均可满足通常的设计。

一般交流电机和静态通常采用这种波形;(b)为三次谐波(增强型波型),此种波型包括3分奇次谐波,输出功率提高20%,三相谐波相互抵消,防止了电机发热;(c)为带死区的三次谐波(高效型波形),进一步优化三次谐波,在一个周期中,高压侧和低压侧的开关保持60°的间隙,不但节省了33%的开关损耗,而且可以使用更少、更便宜的功率器件或减少散热片的体积,提高了功率开关的可靠性。

pwm发生器是实现脉冲序列的核心。脉冲调制信号是通过比较输入参考波形和高频载波得到的。sa866de采用异步不对称规则采样的调制方法,其工作原理如图3所示。sa866de为用户提供的参考波形以数字形式存在片内中。sa866de使用数字调制技术,避免了使用模拟器件时产生的漂移现象。三角波(载波)由一个上/下计数器,并通过数字比较器和调制波进行比较。调制波在每个载波波峰上升和下降沿都进行采样,称作“双沿规则采样”。调制波以数字形式存在片内rom中(1536个采样点/360°)。开关频率被rom内特定地址的比例控制,该比例值与sa866de的载波频率无关,因此称为“异步pwm方法”。pwm波形最终输出三对互补信号分别驱动三相逆变桥的上、下开关管。每相输出控制电路由脉冲取消电路、脉冲延迟电路和功率驱动电路组成。脉冲取消电路用来将脉冲宽度小于取消时间的脉冲去掉;脉冲延迟电路保证死区时间间隔,防止转换瞬间上、下桥臂间开关器件产生直通现象,以使逆变器可靠换相;驱动电路用于pwm波形输出功率放大,使之可直接驱动件,实现隔离。

1.速度及加速/减速控制逻辑

速度控制通过速度设置由set-point端引入,经10位高速a/d转换器转换成相应的目标值。加速、减速控制主要通过一个16位幅值比较器和17位加/减计数器组成。加/减计数器的由加/减速提供,加/减速速率可单独设定,由osc/clk输入状态用3种方式控制。加/减速速率设置端raccel/rdecel分别外接、确定加/减速振荡器频率。是否实行加/减速,还应由电压端vmonitor和电流监控端imonitor的输入信号值共同确定。

使用pwm波形发生器 首先要掌握以下知识

2.v/f控制

为了适应各种场合,保证sa866de在任何频率下都能对电压幅度进行控制,有两种v/f控制方式可以选择。线形方式和二次型方式。为了减小铜耗,基电压都设置成可调,然后电压和频率按线形关系和二次型关系上升到指定值。线形v/f操作使频率在恒转矩区上升到指定值。在恒转矩区外振幅保持最大值,但随着频率的增大,转矩不断下降,而使功率保持不变,此时被称为恒功率区。v/f特性曲线形状由一个8位精度的可编程参数决定。

3.模式选择

将serial脚置1或悬空不用,可以选择模式n1~n3,这三种模式均为正常工作模式,所有参数均由外部eeprom读入。将serial脚置0可以选择模式s1~s2,这两种模式均为串行工作模式,由微处理器/微控制器取代外部eeprom,串行加载初始化参数。

sa866de具有crowire三线串行,可与256或1024位的串联总线型eeprom兼容。eeprom的单元分为4页,每页为4个16位字,分别包含一套参数。页面选择通过sa866de给eeprom发送的首地址命令及所读取的位数确定,这样对于每种产品可以有四套参数供选择,由page0、page1两个逻辑管脚决定。

使用pwm波形发生器 首先要掌握以下知识

如上图所示,系统采用外接eeprom方式,所选eeprom为公司生产的at93lc46,所有的可编程参数均存在eeprom中,page0、page1用来选择93lc46的4个页面数据。系统上电或复位后,通过串行口自动下载。sa866de工作于模式n3,racc、rdec引脚接高电平,serial端悬空。trip端接一,用来显示系统故障封。

系统主电路输入为引自电网的三相交流电,经整流、滤波后变为稳定的直流电提供给功率变换器件,经过功率变换器件变频后形成三相交流电驱动交流电机。功率变换器件采用集成度高的智能功率模块(ipm),它将功率变换、栅极驱动和集为一体,具有驱动欠电压、开关过流、桥臂及过热等系统保护功能。sa866de的settrip端与ipm的保护输出端相连,一旦检测到保护信号在快速向sa866de发出保护高电平,高速切断电路,关断pwm输出。

控制电路是整个变频调速系统的核心,整个控制电路只需采用一片三相pwm波形发生器芯片sa866de即可实现pwm信号输出、系统保护等功能。12档速度调节通过加/减速速率设置端raccel/rdecel及电压监控端vmonitor和电流监控端imonitor很容易实现,电机的正反转通过dir端控制,因此,系统电路结构简单,控制调节方便,具有很高的智能性。

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