[发明专利]基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统。

背景技术

正弦脉冲调制（SPWM，Sinusoidal PulseWidthModulation）是一种可为电机调速、LED驱动、加热器驱动、逆变器或音响等设备提供数字控制方法的技术，是用三角载波与正弦调制波进行比较，产生与正弦调制波等效的一系列等幅不等宽矩形脉冲波形。采样控制理论中冲量等效原理：惯性系统被大小波形不同的窄脉冲变量作用时，如果其冲量对时间的积分相等，即可认为其作用效果基本相等，冲量指窄脉冲的面积，效果基本相同指输出响应波形基本上是相同的。交流调速系统采用SPWM控制技术不仅能够及时、准确地实现变频变压的控制要求，更重要地是可以抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量，降低或消除变频调速时电机的转矩脉动，提高电机的工作频率，扩大调速系统的调速范围。SPWM控制技术以其控制简单、灵活与动态响应好等优点成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也一直是人们研究的热点。

SPWM脉冲波的计算需要数学模型。建立数学模型的方法有很多种，例如自然采样法、谐波消去法、等面积法、规则采样法、不规则采样法等。本发明基于自然采样法，结合谐波消去法和等面积法提出一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生方法，设计了一款基于此方法的新型片上脉冲宽度调制产生系统。本发明从硬件角度出发，以硬件实现代替软件实现，有一定的可操作性。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，可以输出调制波周期归一化的SPWM脉冲波。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种基于调制波周期归一化的SPWM脉冲波产生系统，包括SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON、SPWM周期寄存器OPT0/1、SPWM脉冲开关点ON_OFF/OFF_ON移位寄存器组0/1、8通道的16位加法器0/1、SPWM脉冲开关点ON_OFF/OFF_ON缓存寄存器组0/1、2位分频计数器Clkmode0/1、16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1、16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1和SPWM脉冲信号寄存器0/1以及I/O口，其特征在于，所述各模块通过控制总线、地址总线和数据总线三大总线以及局部总线相互连接。

所述的SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON占用片上RAM地址00H，其低4位用于控制SPWM产生通道0，高4位用于控制SPWM产生通道1，其BIT3和BIT7 分别用于控制SPWM脉冲波产生系统相应的SPWM产生通道0/1工作与否；其BIT2和BIT1、BIT6和BIT5用于控制2位分频计数器Clkmode0/1的分频情况；其BIT0和BIT4作为SPWM脉冲波产生系统16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1的使能信号，控制其运行与否。

所述的SPWM周期寄存器OPT0/1分别有一个16位的寄存器，占用片上RAM地址01H/02H和03H/04H（高8位和低8位），用于保存SPWM脉冲波产生系统所设定的SPWM周期，为SPWM脉冲开关点ON_OFF/OFF_ON移位寄存器组0/1提供输入值。

所述的SPWM脉冲开关点ON_OFF/OFF_ON移位寄存器组0/1分别有8个16位的移位寄存器，用于储存调制波周期归一化的中间变量，以便通过8通道16位加法器0/1的计算得到调制波周期归一化的结果。

所述的8通道的16位加法器0/1可以实现把作为调制波周期归一化中间变量的SPWM脉冲开关点ON_OFF/OFF_ON移位寄存器组0/1 的值相加以得到调制波周期归一化的结果。该加法器0/1通过局部总线与SPWM脉冲开关点ON_OFF/OFF_ON移位寄存器组0/1和SPWM脉冲开关点ON_OFF/OFF_ON缓存寄存器组0/1相互连接。

所述的SPWM脉冲开关点ON_OFF/OFF_ON缓存寄存器组0/1分别有10个16位的缓存寄存器，用于储存调制波周期归一化的最终结果，以便与16位的脉冲计数器Pulse_Counter0/1进行比较。该缓存寄存器组0/1通过局部总线与8通道的16位加法器0/1和16位的脉冲跳变比较器Pulse_Compactor0/1相互连接。

所述的2位分频计数器Clkmode0/1分别有一个2位计数器, 用于实现SPWM方式控制寄存器SPWMMODCON 所述的分频情况，作为计数时钟输入给16位脉冲计数器Pulse_Counter0/1。