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1、(10)申请公布号 CN 104124881 A (43)申请公布日 2014.10.29 CN 104124881 A (21)申请号 201310147709.X (22)申请日 2013.04.25 H02M 7/48(2007.01) (71)申请人 长沙理工大学 地址 410004 湖南省长沙市雨花区万家丽南 路 2 段 960 号 (72)发明人 夏向阳 彭振江 程莎莎 吴越洋 王锦泷 黄湘源 (54) 发明名称 一种新型正弦脉宽调制控制算法 (57) 摘要 本发明公开了一种新型正弦脉宽调制控制算 法， 采用相邻采样点连线与反相载波斜边的交点 时刻作为控制开关管的开通时刻和关断时刻。
2、， 并 在 TMS320F2812 型 DSP 中周期中断完成算法的计 算。 传统的自然采用法计算方法复杂， 工程应用性 不强， 而传统的对称规则采样法所形成的矩形脉 冲列与正弦波的逼近程度存在较大的误差， 而且 一个载波周期只进行一次采样， 因此调制精度不 高， 本发明公开的方法在开断时刻上进行了改进， 增强了正弦脉宽调制效果， 而且每半个载波周期 进行一次开关管通断时间更新， 提高了控制实时 性， 适合采用微处理器实时在线计算。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 。
3、附图2页 (10)申请公布号 CN 104124881 A CN 104124881 A 1/1 页 2 1. 一种新型正弦脉宽调制控制算法， 其特征在于 ： 采用相邻采样点连线与反相载波斜 边的交点时刻作为控制开关管的开通时刻和关断时刻， 相邻采样点连线与反相载波斜边的 交点时刻的计算在 DSP 的周期中断中完成。 2. 如权利要求书 1 所述的一种新型正弦脉宽调制控制算法， 其特征在于 ： 所述 DSP 型 号为 TMS320F2812。 3. 如权利要求书 1 所述的一种新型正弦脉宽调制控制算法， 其特征在于， 所述周期中 断流程包括 ： 查询正弦表得到 sin2(k+1)/N 的值， 。
4、再乘以 T1PR 后得到采样值 ； 判断此 次中断是发生在三角载波的波峰还是波谷 ； 求解相邻采样点连线与反相载波斜边的交点时 刻 ； 将交点时刻赋给 EV 模块的 T1CMPR 寄存器。 权 利 要 求 书 CN 104124881 A 2 1/2 页 3 一种新型正弦脉宽调制控制算法 技术领域 0001 本发明涉及一种新型正弦脉宽调制控制算法， 尤其涉及光伏并网逆变系统中的正 弦脉宽调制技术。 技术背景 0002 光伏并网逆变系统中的正弦脉宽调制技术是一项关键技术， 其正弦调制效果直接 影响着整个系统的控制性能。传统的正弦脉宽调制方法是自然采样法和对称规则采样法， 自然采样法虽然在调制效果。
5、上优于所有的规则采样法， 但这种方法需要求解复杂的超越方 程， 在采用微机控制技术时需要花费大量的计算时间， 难以在实时控制中在线计算 ； 对称规 则采样法虽然具有易于实现的优点， 但是所形成的矩形脉冲列与正弦波的逼近程度存在较 大的误差， 而且一个载波周期只进行一次采样， 因此调制精度不高。 为了克服传统方法的缺 陷， 本发明提出了一种新型正弦脉宽调制控制算法， 该方法采用相邻采样点连线与反向载 波斜边的交点时刻作为控制开关管的开通时刻和关断时刻， 增强了正弦脉宽调制效果。每 半个载波周期进行一次开关管通断时间更新， 提高了控制实时性， 适合采用微处理器实时 在线计算。 发明内容 0003 。
6、本发明的目的是为了克服自然采样法难以在实时控制中在线计算的缺陷， 和对称 规则采样法所形成的矩形脉冲列与正弦波的逼近程度存在较大的误差， 调制精度不高的缺 陷， 并保留对称规则采样法实现方法简单可行的优点。本发明在控制开关管的开通和关断 两个时刻进行了优化设计， 使在每半个载波周期进行一次开关管通断时间的更新。 0004 本发明为解决技术问题提出一种新型正弦脉宽调制控制算法， 采用相邻采样点连 线与反相载波斜边的交点时刻作为控制开关管的开通时刻和关断时刻， DSP 的周期中断中 完成交点时刻的计算。 0005 进一步地， 所述 DSP 型号为 TMS320F2812。 0006 进一步地， 所。
7、述周期中断流程包括 ： 查询正弦表得到 sin2(k+1)/N 的值， 再乘 以 TlPR 后得到采样值 ； 判断此次中断是发生在三角载波的波峰还是波谷 ； 求解相邻采样点 连线与反相载波斜边的交点时刻 ； 将交点时刻赋给 EV 模块的 T1CMPR 寄存器。 0007 本发明一种新型正弦脉宽调制控制算法的有益效果为 ： 0008 （1） 本文采用反相载波交点式采样法的调制效果接近自然采样法而优于不对称规 则采样法， 因此利用该调制方法产生的 SPWM 波更接近正弦波， 谐波含量更少。 0009 （2） 每半个载波周期进行一次开关管通断时间更新， 保留了不对称规则采样法控 制实时性高的特点， 。
8、适合输出电压需要快速变化的场合。 0010 （3） 控制点时刻的计算只需求解简单的直线交点方程， 控制算法简单， 节省了微处 理器的储存空间， 易于在 DSP 系统中实现。 说 明 书 CN 104124881 A 3 2/2 页 4 附图说明 0011 图 1 是一种新型正弦脉宽调制控制算法原理图 ； 0012 图 2 是新型正弦脉宽调制控制算法周期中断程序流程图 ； 0013 标号说明 ： K ： 采样序号， k=0,1,2， N-1 ； N ： 载波比 ； A ： 保存上次采样值的变量 ； B ： 保存本次采样值的变量 ； D ： 交点变量。 0014 图 3 是求解交点时刻的坐标图。 。
9、具体实施方式 0015 以下将结合图和具体实施过程对本发明作进一步详细说明 ： 0016 图1是一种新型正弦脉宽调制控制算法原理图, 如图1所示， uc为三角载波， uc 是与 uc反向的三角波， 在 DSP 系统中 u c为自建三角波函数。在三角载波 uc的每一个负 峰值时刻和正峰值时刻， 分别对调制波进行采样， 并连接相邻的采样点 A 与 B、 B 与 C， 两条 连线交反相载波 u c于 D、 E两点， 对应于 t4、 t5时刻， t4、 t5时刻即为开关时刻， 可见这 种采样方法的开关时刻与自然采样法的开关时刻 （交点 D、 E） 相差无几， 因此调制效果比无 规则采样法更好， 并且只。
10、需要联立两个直线方程求其交点就能得到控制点时刻， 克服了自 然采样法需要求解难度很大的超越方程的缺点， 很大程度上优化了 DSP 系统的控制算法， 易于在实时控制中在线计算。 0017 此外， 这种反相载波交点式采样法同样能够在每半个载波周期得到下一次开关时 刻 ： 在三角载波的波峰t2时刻进行采样， 并求解交点D的值可得到下一次 开通时刻t6， 同 样在三角载波的波谷 t3时刻可得到下一次关断时刻 t7， 因此反相载波交点式采样法控制实 时性良好， 用该方法控制开关管的通断所得到的输出电压与调制波相位延时较小， 非常适 合输出电压需要快速变化的场合， 在谐波检测领域也具有一定的实用性。 00。
11、18 图 2 是新型正弦脉宽调制控制算法周期中断程序流程图， 如图所示当进入周期中 断后， 首先查正弦表得到 sin2(k+1)/N 值， 然后将该值乘以 T1PR*M （这里设三角载波幅 值为 T1PR） 后得到变量 B 的值， 然后判断此次中断是三角载波的波峰还是波谷， 判断方法是 设置一个周期计数变量T， 每隔一个三角波周期， T加1， 当T为奇数为波峰， 偶数为波谷。 之 后计算出交点值D， 并将其赋给比较寄存器T1CMPR， 最后保存本次采样值供下次中断使用。 0019 图 3 是求解交点时刻坐标图， 其中图 （a）为在三角载波 uc的波谷时刻求解交 点值坐标图， 图 （b）为在三角。
12、载波 uc的波峰时刻求解交点值的坐标图。如图 （a）所示， 反相载波 u c的右斜边直线方程为 y=-2TlPRfrx TlPR， 相邻采样点连线方程 为 ： y=(B-A)frx+A， 联 立 二 式 可 得 交 点 。 如 图 （b）所 示， 反相载波 u c的左斜边直线方程为 y=-2TlPRfrx-TlPR， 相邻采样点连线方程为 ： y=(C-B)frx+B， 联立二式可得交点 。 说 明 书 CN 104124881 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104124881 A 5 2/2 页 6 图 3 说 明 书 附 图 CN 104124881 A 6 。