城市軌道交通輔助逆變器軟件控制

楊東偉　劉永順　楊璐璐

摘? 要：該文設(shè)計了基于dsPIC30F6015的數(shù)字逆變器系統(tǒng)，詳細地討論了采用處理芯片dsPIC30F6015的系統(tǒng)化設(shè)計。逆變器信號的處理也通過PWM調(diào)制技術(shù)和逆變器數(shù)字系統(tǒng)的整體調(diào)制裝置進行程序設(shè)計，用于過壓和過流中斷保護電路和中斷電路的系統(tǒng)設(shè)計，正弦波的產(chǎn)生和正弦指針的運行分析。

關(guān)鍵詞：dsPIC30F6015? 逆變器? 正弦脈寬調(diào)制? 數(shù)字處理器

中圖分類號：U23 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（a）-0032-02

隨著國務(wù)院對省級單位降低軌道交通建設(shè)資質(zhì)，表明中國城市軌道交通建設(shè)已進入高速車道。城市軌道交通不僅具有較強的運輸能力，而且具有低碳環(huán)保，高效節(jié)能的特點。從技術(shù)層面來考慮，城市軌道交通是一個系統(tǒng)工程，需要機械工程、電力電子技術(shù)包括橋梁隧道土木工程等一些復(fù)雜的工程學(xué)科參入進來。隨著城市軌道交通的發(fā)展，技術(shù)的提高是非常必要的。城市軌道交通輔助變流器的軟件設(shè)計部分。

1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計

如圖1所示，整個系統(tǒng)由DSP控制板，dsPIC30F6015芯片以及輸入、輸出線路信號組成。系統(tǒng)原理為：直流電經(jīng)過安全檢測以后，經(jīng)過ADC裝置處理讀入PWM模塊。PWM模塊采用的是6位輸出的，由3對IGBT原件組成。三相逆變電路上下各有一個IGBT在同一條通路，當(dāng)一組中的一個IGBT打開的時候，另一個關(guān)斷。三相逆變電路在系統(tǒng)中的實現(xiàn)機理是當(dāng)直流電源輸入之后由逆變橋根據(jù)程序軟件控制輸出的電信號指令對直流電進行逆變，逆變橋是由3對IGBT元器件構(gòu)成。

2? 系統(tǒng)核心軟件設(shè)計原理與分析

2.1 雙極性SPWM控制

移動SPWM控制模式是雙側(cè)模式，根據(jù)三角波載波半周期路徑，波形SPWM在兩個方向上的正向和負向變化，則此次隨著雙極SPWM控制模式的改變。然后調(diào)制載波正弦波的三角波。然而，在一個多極矩形波形中，載波的半周期由正極和負極組成，在一個三面三角波中變化很大[1]。

2.2 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計

系統(tǒng)的總體以主程序為框架進行設(shè)計，主程序的流程圖如圖2所示。

2.3 過壓、過流保護電路分析SPWM調(diào)整過程

程序運行到中斷服務(wù)子程序時處理器的寄存器模塊需要計算輸入輸出的比例進行PWM的脈寬調(diào)節(jié)，這個過程PWM產(chǎn)生流程圖。過壓和過流的問題或者負載介入之后的擾動以及負載使用過程當(dāng)中的各種不確定都可能給系統(tǒng)帶來安全的隱患引起工程事故[2]。

三相逆變器產(chǎn)生的交流電在每一相會有120°的偏移。也就是每一相位相差120°。3個逆變器各自在獨立的相位差120°、240°的電指令的控制下輸出脈寬調(diào)制波形。

mov Phase，W1

mov #Offset_120，W4

mov Amplitude，W6 ;

mov #PWM_Scaling，W7

mov Frequency，W8

把相位1的指令位置向右挪動一位之后便可以得到前面高6位的值。然后，向左挪動一位就可以獲取字節(jié)的地址。同樣的指令操作W2和W3便可以的到3個相位的高6位和字節(jié)地址。

add W0，W9，W9 ;

tblrdl [W9]，W5;

mpy W5*W6，A;

sac A，W5;

mpy W5*W7，A;

sac A，W8;

add W7，W8，W8;

mov W8，PDC1;

2.4 PWM波形的的軟件設(shè)計中的正弦波指針

ADC可以同時掃描AN7和AN12輸入，PWM模塊每16個PWM周期觸發(fā)一次ADC轉(zhuǎn)換。

PWM配置為載波頻率為16kHz，互補輸出。偏移值0×4000會進行一個90°的偏移，調(diào)制成功三相的偏移角度以后，需要將調(diào)節(jié)的相位值向右移動，此時系統(tǒng)只會將高位的6位保存，其余位的數(shù)據(jù)丟掉。乘法運算的時候根據(jù)所選的PWM周期將正弦搜索值縮放到允許的PWM占空比值。PWM 換算系數(shù)是一個表示占空比為50%的值[3]。

3? 系統(tǒng)總結(jié)和展望

隨著城市軌道交通在中國的迅猛發(fā)展，系統(tǒng)工程的概念提上章程加之信息化的高速發(fā)展以及能源性的問題逐漸突出。社會對電力電子技術(shù)的數(shù)量、體積和安全提出了更高的要求，特別是微處理器的電路集成。廣泛受到國人關(guān)注的“中興制裁案”溯其根源也就是因為集成電路的核心技術(shù)掌握在人家的手里。所以，一套完美的輔助逆變器系統(tǒng)需要涉及很多學(xué)科像電力電子技術(shù)、電子學(xué)、單片機原理等多門學(xué)科的交叉應(yīng)用，所以系統(tǒng)本身就是一個高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在很多方面仍有提高的空間。

參考文獻

[1] 張振榮，晉明武，王毅平.MCS-51單片機原理及其實用技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2000.

[2] 趙依軍.單片微型計算機接口技術(shù)[M].武漢：湖北計算機協(xié)會，1988.

[3] Musaoi MT.On the training of RBF classifiers[J].Neural Networks，2010，35（4）：595-603.