基于controlSTICK-Piccolo F28069的SPWM设计.docx

基于controlSTICK-PiccoloF28069的
SPWM波形设计
摘要：正弦脉宽调制（SPWM）技术在目前是一种比较成熟且使用广泛的PWM法，在电力滤波器中有良好的应用前景。文章介绍了如何利用高性能数字信号处理器controlSTICK-PiccoloF28069的片内外设epwm模块产生单相SPWM波，给出了程序流程图及关键程序源码。采用对称规则采样算法，参数计算主要采用查表法，计算量小，实时性高。
关键词：TMS320F28069；SPWM；对称规则采样法；查表法

DesignoftheSPWMwavebasedon
controlSTICK-PiccoloF28069
Abstract:SPWMtechniqueisrelativelymatureandwidelyusedPWMmethodinthepresent,therearegoodprospectsfortheapplicationofactivepowerfilter.Thisarticledescribeshowtotakeadvantageofhigh-performancedigitalsignalprocessorTMS320F28069chipPeripheralepwmmoduletogeneratesinglephaseSPWMwave，processflowdiagramandthekeytotheprogramsourcecode.Themethodusesregularsamplingalgorithmparameterscalculatedmainlyusingthelook-uptablemethod,asmallamountofcalculation,realtimehigh.
Keywords:TMS320F28069；SPWM；Regularsamplingmethod；
Look-uptablemethod

引言
PWM的全称是PulseWidthModulation，它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。SPWM就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
文中主要介绍使用TMS320F28069高性能DSP处理器的eEVA模块生成电压SPWM波形，产生电压SPWM波的方法可分为硬件法和软件法两类，硬件法主要是采用专用集成电路（如SA8281），但这种方法成本高、灵活性差，在实际产品中很少采用；软件法是通过ti公司提供的专用软件ccs4.2.1编程实现生成SPWM波，这种方法灵活性强，实现成本低。SPWM波的实时计算对控制器的运算速度要求较高。
1SPWM算法
SPWM的实现算法主要有等效面积法、自然采样法、规则采样法等。这几种方法各有优缺点，等效面积法和自然采样法的优点是所得SPWM波形最接近正弦波，但脉宽表达式是一个超越方程，计算繁琐，难以实时控制；规则采样法计算简单，对于产生单向SPWM足够用，因此本此实验设计采用规则采样法。以下主要介绍如何使用规则对称采样法生成SPWM波形。
产生SPWM波的原理是：用一组三角波与一个正弦波进行比较，在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关管的开通与关断，其中这组三角形波称为载波，正弦波为调制波。图1为规则采样说明图。取三角波两个正峰值之间为一个采样周期TS。每个脉冲的中点和相应的三角波中点对称，简化计算，在三角波的负峰时刻TD对正弦波采样得到D点，过D点做一条水平直线和三角波交于A、B两点，在A点时刻tA和B点时刻tB控制功率开关器件的通断。可以看出这种规则采样法得到的脉冲宽度δ和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近，相对简单准确。

图1对称采样法原理图
设正弦调制波信号为
（1）
表达式中，为调制度，0<=<1,；为正弦信号波角频率。
从图中可以得到如下关系式
（2）
因此可得
（3）
2软件实现
TMS320F28069的定时器处于连续递增/递减计数模式时，计数寄存器中的数值变化轨迹就是等腰三角形，相当于产生了一个连续的等腰三角形载波，当比较寄存器中的值与计数寄存器中的值相等时，对应的PWM引脚上的电平就会发生跳变，从而输出一系列的等高方波信号，方波的宽度与比较寄存器中的值一一对应，因此只要比较寄存器中的值呈正弦变化，方波的等效面积也就会呈正弦变化，从而得到SPWM波形。
程序分为主程序、epwm2寄存器初始化、更新sina函数和epwm2定时中断程序三部分。主程序主要完成各部分模块的初始化工作，然后打开epwm2模块的中断使能，最后进入死循环响应epwm2模块的中断；epwm2定时中断程序完成计算比较寄存器中的数据，然后赋值给各个比较寄存器即可。本次实验的=20KHZ,=