摘要：介紹單相全橋逆變器的工作原理，闡述產生spwm波和實現pi控制的算法，給出以dsp(數字信號處理器)實現控制的軟件流程。實驗表明利用軟件完成逆變器控制是可行的。

    關鍵詞：正弦逆變器；控制；spwm；pi；dsp

    目前，正弦逆變器的控制通常采用模擬電路或數字電路實現。由于硬件的固有缺點和不能實施先進的控制策略，致使逆變器的性能不能極大的提高。隨著高速微處理器的問世，特別是具有高速運算、處理和控制能力的dsp的出現，使得對正弦逆變器采用新的控制方法成為可能。文中將重點介紹采用dsp實現正弦逆變器控制的方法。

    1 全橋正弦逆變器

    圖1示出單相全橋逆變器的原理電路及波形。其中h橋和濾波電路完成直流到交流的變換,濾去諧波，獲得交流電；控制電路完成對h橋中開關管的控制，并使輸出交流電的電壓、頻率和波形穩定。

    spwm的生成原理及波形如圖2所示。由于采用正弦波調制波(ussintωst)與三角波載波(幅值為uc的正三角波，頻率為ωc)相交來獲得spwm波，因此，基波頻率為調制波的頻率，基波幅值與調制比m(m=us/uc)成正比關系，諧波含量少。正弦逆變器常采用spwm控制，利用調制波控制輸出波形頻率，調整m來控制輸出電壓幅值。

    工作時，h橋中vl、v4在前半周期內以圖2中的spwm信號閉合，v2、v3斷開；在后半周期內v1、v4斷開，v2、v3以spwm信號閉合。故在整個周期內h橋輸出波形如圖1(b)所示。這樣，對該波形進行濾波，即可獲得頻率為ωs。，幅值正比m與調制比m的正弦交流電。

    2 h橋控制方案和信號的數字化

    2．1 控制方案

    對逆變器的控制主要包括對spwm的控制(即h橋開關管開關方式)和對spwm脈寬的控制(即調整m，使輸出電壓穩定的反饋控制，一般采用平均電壓控制技術，即pi控制)二部分。

    spwm的控制方式可分為單極性和雙極性二種。在傳統的單極性或雙極性控制方式中，開關管均工作在高頻條件下，這樣雖然可以得到較理想的正弦輸出電壓波形，但也產生了較大的開關損耗，且頻率越高，損耗越大。

    圖3所示的混合型單極性控制方式(hspwm uvi～uv4)波形分別對應圖1(a)中v1～v4．開關管的驅動信號)可較好地解決這一矛盾，既能得到理想的正弦波形，又能適當地減小開關損耗。在這種工作方式下．工作在較高開關頻率的2只功率管互補導通，得到理想的正弦波形，另外2只功率管工作在輸出基波頻率條件下，從而減小了開關損耗。

    2．2 spwm波生成數字化

    圖4示出采用三角波作為載波的規則采樣獲得的spwm波，在三角波零峰td時刻對正弦調制波采樣得到d點，過d點作水平直線與三角波分別交于a點和b點，在a點的時刻ta和b點的時刻b間輸出高電平，其他時刻輸出低電平。根據三角關系，可以得出

    其中σ為脈沖寬度。

    逆變器控制信號中，調制波和載波頻率一定，td時刻為n倍三角波周期(n=1，2，…，n。n=ts／tc，n為載波比，e為正弦波周期)，如果一個周期內有ⅳ個矩形波．則第n個矩形波的占空比d為：

    2．3 pi調節器數字化

    圖5為模擬pi調節示意圖，可以計算出

    離散化后整理可得：

    3 基于dsp的控制軟件

    實現逆變器控制主要依靠dsp的事件管理模塊和a／d轉換模塊。事件管理模塊由通用定時器f提供時間基準)、非對稱／對稱波形發生器、可編程的死區發生單元、輸出邏輯控制單元等組成，以實現spwm波。a／d轉換模塊采樣輸人的平均電壓并轉換為數字信號。

    3．1 h