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DSP作用進(jìn)行數(shù)字濾波，再通過控制算法計(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)稱的PWM波，從而減少諧波。為了避免上下兩個(gè)開關(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)語言來實(shí)現(xiàn)軟件控制，并且能用C /C++ 語言實(shí)現(xiàn)復(fù)雜數(shù)學(xué)算法的運(yùn)算。無需額外的微控制器，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壓、過流保護(hù)程序。

　　4 結(jié)束語

　　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)

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　　[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 遼寧省沈陽市 110179

　　2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽供電公司 遼寧省沈陽市 110003

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