城市軌道交通輔助逆變器軟件控制

　　摘 要：該文設(shè)計(jì)了基于dsPIC30F6015的數(shù)字逆變器系統(tǒng)，詳細(xì)地討論了采用處理芯片dsPIC30F6015的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)。逆變器信號(hào)的處理也通過(guò)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(jìn)行程序設(shè)計(jì)，用于過(guò)壓和過(guò)流中斷保護(hù)電路和中斷電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，正弦波的產(chǎn)生和正弦指針的運(yùn)行分析。

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

　　《黑龍江交通科技》雜志自創(chuàng)刊以來(lái)，緊緊圍繞國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)交通科技的要求，有針對(duì)性地進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo);結(jié)合我省低溫嚴(yán)寒特點(diǎn)和實(shí)際需要報(bào)導(dǎo)省內(nèi)交通科技新成就、科技論文和科技成果;先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和生產(chǎn)施工工藝。

　　隨著國(guó)務(wù)院對(duì)省級(jí)單位降低軌道交通建設(shè)資質(zhì)，表明中國(guó)城市軌道交通建設(shè)已進(jìn)入高速車道。城市軌道交通不僅具有較強(qiáng)的運(yùn)輸能力，而且具有低碳環(huán)保，高效節(jié)能的特點(diǎn)。從技術(shù)層面來(lái)考慮，城市軌道交通是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要機(jī)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(jìn)來(lái)。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(jì)部分。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)由DSP控制板，dsPIC30F6015芯片以及輸入、輸出線路信號(hào)組成。系統(tǒng)原理為：直流電經(jīng)過(guò)安全檢測(cè)以后，經(jīng)過(guò)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(duì)IGBT原件組成。三相逆變電路上下各有一個(gè)IGBT在同一條通路，當(dāng)一組中的一個(gè)IGBT打開的時(shí)候，另一個(gè)關(guān)斷。三相逆變電路在系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)機(jī)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(hào)指令對(duì)直流電進(jìn)行逆變，逆變橋是由3對(duì)IGBT元器件構(gòu)成。

　　2 系統(tǒng)核心軟件設(shè)計(jì)原理與分析

　　2.1 雙極性SPWM控制

　　移動(dòng)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(gè)方向上的正向和負(fù)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(gè)多極矩形波形中，載波的半周期由正極和負(fù)極組成，在一個(gè)三面三角波中變化很大[1]。

　　2.2 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的總體以主程序?yàn)榭蚣苓M(jìn)行設(shè)計(jì)，主程序的流程圖如圖2所示。

　　2.3 過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)電路分析SPWM調(diào)整過(guò)程

　　程序運(yùn)行到中斷服務(wù)子程序時(shí)處理器的寄存器模塊需要計(jì)算輸入輸出的比例進(jìn)行PWM的脈寬調(diào)節(jié)，這個(gè)過(guò)程PWM產(chǎn)生流程圖。過(guò)壓和過(guò)流的問(wèn)題或者負(fù)載介入之后的擾動(dòng)以及負(fù)載使用過(guò)程當(dāng)中的各種不確定都可能給系統(tǒng)帶來(lái)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(huì)有120°的偏移。也就是每一相位相差120°。3個(gè)逆變器各自在獨(dú)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(dòng)一位之后便可以得到前面高6位的值。然后，向左挪動(dòng)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(gè)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(jì)中的正弦波指針

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

　　PWM配置為載波頻率為16kHz，互補(bǔ)輸出。偏移值0×4000會(huì)進(jìn)行一個(gè)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(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)只會(huì)將高位的6位保存，其余位的數(shù)據(jù)丟掉。乘法運(yùn)算的時(shí)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(gè)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(guó)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(wèn)題逐漸突出。社會(huì)對(duì)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(guó)人關(guān)注的“中興制裁案”溯其根源也就是因?yàn)榧呻娐返暮诵募夹g(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(jī)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(gè)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(xiàn)

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

　　[2] 趙依軍.單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)[M].武漢：湖北計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)，1988.

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