一种基于DSP实现的无控制延时的数字控制方法

摘要

本发明公开一种基于DSP实现的无控制延时的数字控制方法。本发明的特点是：(1)将采样定时器与载波定时器错相一定时间，时间长度取决于具体的电流环计算时间；2)调整采样中断中各模块的运算顺序，采样完成后即计算电流环；3)DSP刷新方式采用立即刷新方式。通过以上三点的调整，可以实现数字控制方式的无控制延时，最大限度的提高了设备的带宽。本发明跳出既定思维，突破DSP的控制延时，具有很好的应用前景；对数字控制领域的革新将有较大的推动作用。

说明书

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体涉及一种单相PWM整流器的数字控制方法。

背景技术

随着经济的发展PWM整流器的应用越来越广泛，因其的入网电流正弦化、单位功率因数的特性，逐步替代之前陈旧的不控或者相控整流方式。

随着电力电子控制技术的发展，无论是PWM整流器还是其他的电力电子拓扑，都在朝数字控制的方向发展。数字控制相对于模拟控制具有诸多优点，例如使用处理器即可实现控制，器件集成化较高，无模拟方式的温漂、零漂问题等。常规居多采用的处理器为DSP处理器，因为DSP处理器的固有的顺序执行的问题、以及DSP事件管理器的影子寄存器问题，始终存在的从采样到刷新时刻的控制延时问题，此控制延时严重制约着系统带宽的提高，诸多学者对此方面进行研究，采用双刷新模式、高采样频率的方式实现半个周期、1/4周期的延时的方式，但是此延时依然对PWM整流器的带宽存在影响。

发明内容

本发明的目的在于克服当前DSP实现的数字控制实现方法存在的上述问题，提出一种基于DSP实现的无控制延时的数字控制方法，实现数字控制方式的无控制延时，最大限度地提高设备的带宽。

本发明将采样定时器和载波定时器进行一定的时间错相(时间取决于DSP电流环计算的时间)，调整电流环的计算顺序，采样完成后即计算电流环，事件管理器的载波寄存器采用立即刷新模式，实现数字控制无延时，最大程度上的增大了数字控制的带宽，提高了PWM整流器的性能。

本发明的技术方案具体如下：

该基于DSP实现的无控制延时的数字控制方法，包括如下步骤：

a.配置DSP的系统时钟，配置与硬件相对应的IO口；

b.配置DSP的事件管理器，设置定时器T1定时周期，定时器T1作为触发采样计算中断的定时器，设为下溢、上溢双触发中断；

c.配置DSP的事件管理器，设置定时器T3定时周期，定时器T3作为载波定时器，设为下溢、上溢双刷新，不触发中断，并设置为立即刷新模式；

d.采样计算中断，具体执行顺序为：采样——电流环计算——装载定时器T3寄存器——锁相——母线电压环计算——中断结束；

e.测量采样计算中断中执行“采样——电流环计算——装载定时器T3寄存器”的运行时间，记为Δt；

f.配置DSP的事件管理器，设置定时器T1超前定时器T3Δt时间；

d.定时器T3对应的PWM引脚，输出PWM驱动波。

较适配的单相PWM整流器的系统：电压型变流器采用IGBT可实现三相六只管子的拓扑，直流母线采用电解电容。整个系统的控制可由一个DSP完成。DSP的主要工作为时序控制、故障保护、控制算法实现。

上述定时器T1和定时器T3的定时周期均设置0.05us为佳。

上述DSP优选Ti公司的TMS320F28335。

本发明具有以下有益效果：

1)将采样定时器与载波定时器错相一定时间，时间长度取决于具体的电流环计算时间；2)调整采样中断中各模块的运算顺序，采样完成后即计算电流环；3)DSP刷新方式采用立即刷新方式。通过以上三点的调整，可以实现数字控制方式的无控制延时，最大限度的提高了设备的带宽。本发明跳出既定思维，突破DSP的控制延时，具有很好的应用前景，对数字控制领域的革新具有较大的推动作用。

附图说明

图1是本发明介绍的单相整流器拓扑结构、控制系统组成图。

图2是传统单周期控制延时的时序图。

图3是传统半周期控制延时的时序图。

图4是传统长周期控制延时的中断顺序执行流程图。

图5是本发明的无控制延时的时序图。

图6是本发明的无控制延时的中断顺序执行流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明进一步详细说明：

如图1所示为单相PWM整流器的系统：电压型变流器采用IGBT实现三相六只管子的拓扑，直流母线采用电解电容，整个系统的控制由一个DSP完成，DSP采用Ti公司的TMS320F28335。DSP的主要工作为时序控制、故障保护、控制算法实现。

如图2、图3所示为传统单周期控制延时的时序图、和传统半周期控制延时的时序图。图4为传统长周期控制延时的中断顺序执行流程图。从图中可以看到将采样定时器和载波定时器分开分别计数，此种情况只能采用下溢刷新、或者上溢下溢双刷新，28335内部的影子寄存器即生效，也就是本次装载的数值需要在下个上溢或下溢时才会刷新到比较寄存器，这样从采样到刷新就存在了延时。如果强行采用立即刷新，就会存在丢失脉冲的情况，在波形上就会存在下陷的坑，甚至可能导致PWM整流器发生过流故障。

本发明提出的一种无控制延时的数字控制方法如图5、图6所示。其具体实现部分如下：

a.配置28335的系统时钟，配置与硬件相对应的IO口，具体需要将T3定时器对应的PWM波IO口配置复用PWM波功能。

b.配置28335的事件管理器，T1定时器定时周期设置为0.05us，具体配置T1PR为3750，T1定时器作为触发采样计算中断的定时器，设为下溢、上溢双触发中断，具体配置ACTRLD为1。

c.配置28335的事件管理器，T3定时器定时周期设置为0.05us，具体配置T1PR为3750，T3定时器作为载波定时器，设为下溢、上溢双刷新，具体配置ACTRLD为1，不触发中断，并设置为立即刷新模式具体配置TCLD10为11。

d.采样计算中断具体算法实施顺序：采样——电流环计算——装载T3定时器寄存器——锁相——母线电压环计算——其他运算——中断结束。

e.测量采样计算中断中这段算法的运行时间：“采样——电流环计算——装载T3定时器寄存器”得到运行时间Δt。

具体可以设置一个IO口，在采样起始处设置IO为高、在装载T3定时器寄存器后设置IO为低，利用示波器测试此高电平的时间Δt，利用公式：Δt*75得到对应到DSP中的延时数值N。

f.配置28335的事件管理器，设置T1定时器超前T3定时器Δt时间。

具体设置：T1CNT为3750-N；T3CNT为0.

d.T3定时器对应的PWM引脚，输出PWM驱动波，驱动IGBT。