0 引言
在電力電子與電力傳動領域,基于數字信號處理器(DSP)的控制系統設計常采用如下步驟實現:在確定方案后通常先通過一定的仿真軟件(Simulink、Psim——Power Simulation等)建模仿真,驗證和完善控制策略;而后,再根據仿真模型在相應的硬件平臺上進行軟件設計、調試及改進控制軟件。這種開發模式有以下幾個缺點:①設計者既要掌握控制算法的軟件實現,又要對DSP的內部資源模塊的工作原理和編程規范了如指掌,手工編寫代碼過程比較繁瑣;②若需要進行系統升級,則需做大量繁復的工作,耗時耗力;③人工編寫代碼的正確性和合理性難以完全保證,使實驗裝置或產品的可靠性降低;④實驗過程中,不便于對新算法、新思路進行快速驗證;⑤仿真和實驗沒有實現無縫集成,難以完成仿真到實驗的平滑過渡。針對這一問題,目前MathWorks公司的Matlab/Simulink軟件提供了功能齊全的嵌入式系統
目標模塊Embedded Target for TI C2000 DSP。利用該模塊,與TI公司DSP芯片的開發工具Code Composer Studio(CCS)聯動,可直接完成Simulink圖形化模型的搭建和完善、控制算法的驗證、直至準確高效的TI C2000系列DSP的代碼生成。顯而易見,自動生成的代碼來自標準庫,與傳統手工編寫方式相比,其規范性和可靠性都有保證,效率高[1]。
本文以單相半橋逆變器的SPWM控制算法設計為例,對控制系統的仿真、目標代碼模型生成的流程和關鍵問題進行了研究。
1 主電路拓撲和SPWM算法原理
單相半橋逆變電路拓撲,如圖1所示。當上管導通時,逆變橋輸出電壓為Ud;當下管導通時,逆變橋輸出電壓為-Ud。
根據沖量(面積)相等原理,可采用正弦脈寬調制(SPWM)波形來代替正弦交流信號,如圖2所示。若控制半橋逆變器輸出脈寬按正弦規律變化的SPWM波形電壓,再經過LC濾波器將高頻信號濾掉后,即可得到標準的正弦交流電壓。這種控制方式稱為雙極性SPWM調制。
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