基于PIC单片机的双极性SPWM的软件设计

基于PIC单片机的双极性SPWM的软件设计
摘要：本文介绍了运用dsPIC30F2023产生双极性SPWM波的原理，并给出了部分源程序。

介绍了dsPIC30F2023的PWM模块的设置
关键词：SPWM，dsPIC30F2023，双极性。

引言
产生SPWM波形主要有两种方法，一种是纯硬件产生，一种是通过逻辑器件软件编写来实现。

前一种产生的波形精度高，但是该电路设计复杂而且易受干扰，在温度发生变化时，电路产生温漂波形也受到影响；后一种方法电路简洁，输出抗干扰性强，运行速度快。

本文介绍利用dsPIC30F2023产生两路SPWM波形的方法。

2、双极性SPWM产生的原理
2.1硬件原理图
单相桥式逆变电路如图1所示，单相桥式电路结构简单，运用的电子器件较少，两个MOS功率管承受母线电压。

中间接口J1为电路输出，用于连接感性负载。

图1
AC1,AC2为电路的交流220V输入，经过整流桥后变成直流310V，SPWM1和SPWM2是单片机的两路SPWM输出，用于控制mos管的通断，两路SPWM 的驱动电压不共地所以用两组电源，一个是12v-1，一个是12v-2。

2.2 dsPIC30F2023产生SPWM波形
dsPIC30F2023的PWM模块属于PIC的外部管理模块，占用CPU时间少，能迅速产生带有可编程死区和输出极性的PWM波。

通过对比较单元寄存器的设置可以很方便产生所需的SPWM波。

本文章采用双极性平均值采样法也叫规则采样法。

单片机输出的脉冲由三角波截正弦波得到，即在一个正弦波周期内用N个三角波与之相交得到一系列采样点，在三角波值大于正弦波值时输出高电平，低于正弦波时输出低电平。

本次采用两路相位相差180°的三角波跟正弦波相截，得到两路脉冲波，用
dsPIC30F2023的PWM模块输出两路PWM波，其中一路脉冲的周期寄存器的时基值用主时基（PTPER）提供，另一路用独立时基（PHASEx）提供。

第一路PHASE 提供相移值。

具体计算方法是三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc。

自然采样法中，脉冲中点不和三角波一周期中点（即负峰点）重合。

平均值采样法使两者重合，每个脉冲中点为相应三角波中点使计算大为简化。

三角波负峰值td,对信号采样波得到D点，过D点作水平线，和三角波交于A、B两点。

在A点时刻ta和B点时刻tb控制Mos管的通断，脉冲宽度δ和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近[1]。

平均值采样法计算公式推导：
正弦调制信号公式中M被称为调制度，0≤M≤1；ω表示信号的角频率，可以得出
Ur = Msinωt
三角波一周期内，脉冲两边间隙宽度：
1+Msinωtd=2
δ/2 Tc/2
2.3 部分源程序
笔者程序中正弦表选取了100个点，其中正、负峰值各50个，因为要输出两路波形在程序中计算两次，并运用了四个数组。

以下为计算程序：
void PWM_calculate(void)
{
T= 1/(freq*50);
for(i=0;iPTPER)Array[i]=PTPER-10;
if(B[i]>PTPER)B[i]=PTPER-10;
}
PTCONbits.PTEN = 1;
}
3 结语在本人的实验中，电路能较好的完成预期设计，波形平滑、可控。

并且此电路结构简单，硬件设计上和软件编程切实可行。

采用在线计算和查表技术相结合，较好的解决了实时控制的要求。

同时采用dsPIC30f2023单片机作为控制器件，不仅成本降低，而且调试方便，受外界干扰较小，有很好的实用性和可靠性。

电路也有很好的扩展性，可以加入过流过热保护、缓启动和延时关闭，并能自动保存运行的技术参数。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看。