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淺談dsp的技術(shù)論文

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淺談dsp的技術(shù)論文

  DSP技術(shù)在計(jì)算機(jī)、電子、通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,小編整理了淺談dsp的技術(shù)論文,歡迎閱讀!

  淺談dsp的技術(shù)論文篇一

  基于DSP的逆變器數(shù)字控制技術(shù)

  摘 要:本文研究了一種基于DSP的逆變器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(duì)其硬件電路和軟件控制方法進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能滿足多種逆變器應(yīng)用場(chǎng)合的需要。

  【關(guān)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(yīng)用于工業(yè)、民用等各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)前隨著發(fā)電和用電設(shè)備的不斷發(fā)展,對(duì)電力變換裝置的安全性、可靠性等方面的要求也越來(lái)越高,對(duì)逆變器的性能要求也就相應(yīng)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(jìn)行控制策略是其性能好壞的關(guān)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(yùn)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(shù)進(jìn)行探討。

  1 TMS320F28335 芯片

  TMS320F28335是一種浮點(diǎn)型的數(shù)字信號(hào)處理器,它具有控制外設(shè)的集成功能和微處理器(MCU)的易用性,控制和信號(hào)處理能力強(qiáng),C語(yǔ)言編程效率高,能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制算法,它具有外設(shè)集成度高、精度高、成本低、功耗小等優(yōu)勢(shì)。主要特點(diǎn)有:

  (1)具有32位高性能CPU和單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU),可以進(jìn)行16×16、32×32位的乘法累加操作,有2個(gè)16×16位乘法累加器;總線結(jié)構(gòu)為哈佛流水線結(jié)構(gòu);可以快速執(zhí)行中斷響應(yīng);同時(shí)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(shù)。其晶振為30M,可以通過(guò)鎖相環(huán)(PLL)倍頻使主頻達(dá)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(gè)32為CPU定時(shí)器,即定時(shí)器0、1、2。一般定時(shí)器0和1為普通定時(shí)器,定時(shí)器2做為控制系統(tǒng)用到的DSP/BIOS 的片上實(shí)時(shí)系統(tǒng),如果沒(méi)用到DSP/BIOS,定時(shí)器2也可以做為普通定時(shí)器。

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

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

  (6)支持 JTAG 邊界掃描;具有分析和斷點(diǎn)功能可以進(jìn)行仿真模擬;硬件能夠?qū)崟r(shí)調(diào)試。

  2 數(shù)字控制核心單元設(shè)計(jì)

  以TMS320F28335為控制系統(tǒng)的硬件電路主要由:電源、電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)、PWM 信號(hào)輸出、通訊、繼電器控制等部分組成。傳感器檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)DSP作用進(jìn)行數(shù)字濾波,再通過(guò)控制算法計(jì)算,得到一個(gè)PWM信號(hào),該信號(hào)與輸入量相對(duì)應(yīng),然后事件管理器EV產(chǎn)生這個(gè)信號(hào)輸出給開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路。EV 模塊的設(shè)置至關(guān)重要,選用全比較單元CM-PR1、CMPR2、 CMPR3。其采用連續(xù)增減計(jì)數(shù)模式,可以產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)的PWM波,從而減少諧波。為了避免上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通,還設(shè)置了相應(yīng)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(fù)雜,不容易滿足三相電壓電流采樣時(shí)對(duì)同步性的要求。所以選用采樣AD7657進(jìn)行采樣速率更高,有利于電路的整體設(shè)計(jì)和性能的提高。

  控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)還包括信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì),交流信號(hào)調(diào)節(jié)選用HPT205NBJ-1電壓互感器,同時(shí)將交流和直流信號(hào)隔離。為滿足AD7657的輸入電壓范圍,電壓互感器輸出有效值應(yīng)小于3.53 V。

  3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  由于TMS320F28335具有單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU),所以能夠用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件控制,并且能用C /C++ 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)復(fù)雜數(shù)學(xué)算法的運(yùn)算。無(wú)需額外的微控制器,就能夠有效完成系統(tǒng)控制和數(shù)學(xué)運(yùn)算任務(wù)。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(wèn)題。此外,它具有快速反應(yīng)中斷,系統(tǒng)軟件屬于實(shí)時(shí)控制軟件等特點(diǎn)。

  所以在設(shè)計(jì)軟件時(shí),在考慮硬件配置和特點(diǎn)的同時(shí),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(jìn)行初始化,設(shè)置各功能模塊以及其工作方式;初始化設(shè)定完成后,系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài),一旦中斷產(chǎn)生,系統(tǒng)進(jìn)入中斷程序。

  選用定時(shí)器中斷,在中斷程序時(shí)完成直流側(cè)電壓軟啟動(dòng)、AD 轉(zhuǎn)換、AD 校準(zhǔn)、坐標(biāo)變換和控制算法的實(shí)現(xiàn),而后產(chǎn)生PWM 信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制主電路的目的。軟啟動(dòng)程序能夠使直流側(cè)電容電壓緩慢升高,以防止升高過(guò)快造成電容損壞。在中斷中設(shè)標(biāo)志位,當(dāng)芯片上電時(shí),進(jìn)行初始化,開(kāi)始執(zhí)行軟啟程序,直流側(cè)電壓每20ms上升1V,達(dá)到設(shè)定電壓后,在下次中斷開(kāi)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(guò)壓、過(guò)流保護(hù)程序。

  4 結(jié)束語(yǔ)

  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(wǎng)要求。當(dāng)給定電流發(fā)生突變時(shí),逆變器能夠快速的調(diào)節(jié)實(shí)際電流值,具有很好的動(dòng)態(tài)性能,符合實(shí)際應(yīng)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(jì)算能力強(qiáng)、算法靈活、可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),能夠體現(xiàn)所設(shè)計(jì)的控制算法,二者結(jié)合設(shè)計(jì)出的逆變器可以用于高功率因數(shù)并網(wǎng),具有電流諧波污染低、控制精度高、系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn),能夠適應(yīng)多種逆變器應(yīng)用場(chǎng)合的需要。

  參考文獻(xiàn)

  [1]王占擴(kuò),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(wǎng)微型逆變器的研制[D].天津:河北工業(yè)大學(xué),2012.

  [3]石昆,章堅(jiān)民,李陽(yáng)春.基于DSP的三相光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(yáng)市 110179

  2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽(yáng)供電公司 遼寧省沈陽(yáng)市 110003

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