1.4 软件设计

　　(1)PIC单片机的设置

　　设置SPWM的频率为20kHz,并外接20MHz晶振信号,经计算得出指令周期即计时步阶为0.2μs。PIC单片机CCP外围功能模块的PWM功能实现主要依靠相关寄存器值的设定,且以定时器2(TMR2)作为PWM的时基,相关寄存器的设置如下。

　　——SPWM周期的设定由寄存器PR2设定:

　　(PWM)周期=(PR2+1)×4×Tosc×(TMR2)预分频;

　　Tosc为20MHz,为提高分辨率,TMR2预分频设为1:1,由此计算得PR2=0XF9;

　　——定时器TMR2的控制寄存器T2CON设定:因为SPWM频率高,周期短,在每个周期内完成脉宽的调整比较困难,故在此寄存器中设置后分频为1:3,这样每输出3个相同脉宽的SPWM波后改变一次脉宽值。

　　——2个CCP模块的控制寄存器CCP1CON及CCP2CON的设定:两个CCP模块控制寄存器的设置类似,选择CCP模块作用于PWM功能模式,即bit3:0=11XX。

　　——CCPR1L脉宽写入寄存器:写入的脉宽值在下个TMR2周期开始时转至CCPR1H,通过读CCPR1H的脉宽值来改变PWM脉宽。

　　——寄存器TRISC对应于CCP1和CCP2的输入输出设置:应设置为输出形式,即TRISC的bit2:1=00。

　　(2)SPWM波形产生的实现过程

　　软件控制PIC单片机使之产生SPWM波形，首先将之前设置的寄存器值写入相关寄存器，当PIC的PWM功能开启后TMR2从0开始计数，同时CCP模块引脚输出高电平。

　　当TMR2≥CCPR1L时,PWM功能引脚开始输出低电平;

　　当TMR2≥PR2时,则TMR2=0,重新开始另一个周期计数,PWM功能引脚开始输出高电平。同时TMR2的中断标志位被系统置高,即TMR2IF=1,转去执行中断服务程序。

　　因设置TMR2后分频为1:3,故在3个PR2周期后程序才转去执行中断服务程序。在中断服务程序中查找脉宽表,将下一个脉宽值写入寄存器CCPR1L中。下个周期输出的PWM的脉宽即为刚写入CCPR1L中的脉宽值,也就是说脉宽的变化在中断程序中实现,中断程序流程,如图3所示。

　　程序中利用标志位F实现SPWM输出在CCP1和CCP2中的转换。在F=1时,CCP1输出PWM波形,CCP2设置输出为0电平;在F=0时,CCP2输出PWM波形,CCP1设置输出为0电平。

　　2 基于DSP实现的无差拍控制逆变器实例

　　随着高性能微处理器的出现,对逆变器的控制,使其输出波形稳态精度高、总谐波畸变率低和动态响应快成为可能。目前,瞬时PID控制、重复控制等技术都在应用中占有重要地位。但这两种技术都有难以克服的缺点,如瞬时PID控制难以实现数字化;重复控制的动态响应慢。美国著名控制理论专家卡尔曼于上世纪60年代初提出了数字控制的无差拍控制思想。随着电力电子技术的发展,在80年代中期,无差拍控制被应用于逆变器控制,其具有瞬时响应快、精度高、THD小等特点,是一种优秀的控制策略。

　　2.1 无差拍控制逆变器的控制原理

　　无差拍控制是一种通过状态的数字瞬时反馈,利用微处理器的高速数值计算功能实现的全数字化控制方式。图4为逆变器主电路,由逆变桥、LC滤波器和阻性负载组成,LCR可以由状态方程表示: