采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计
TMS320F28335 DSP芯片高可靠电源管理电路设计
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型 需要 及 双供 012%!"3!$%%4 526 #:) 8 %7% 8 电电源$并对上电顺序有一定的要求%另外$%7% 8电 源除了需要对526供电外$还需要给95X及其他%7% 8电平电路供电$需要一定的功率$而一般%7% 8及 #7) 8电源的功率都比较有限& 因此$对于科学的电 源管理电路来说$应保证%7% 和 8 #7) 8双电源的功 率可以同时满足功率要求$且双电源之间的上电时序 符合526芯片工作规律$同时各形式地之间的相关电 路应单独设计$6Xi要采取分离布线'一点共地方式$ 防止产生信号耦合&
基于TMS320F28335SPWM波形发生设计
摘要随着计算机技术、微处理器技术以及电力电子技术的发展，基于数字信号处理器(Digital Signal Processor简称DSP)的脉宽调制(Pulse Width Modulation简称PWM)技术被广泛的应用于变频器，风力发电以及电机调速系统中。
在各种PWM 控制方式中，正弦脉宽调制(Sinusoidal PWM)因其算法简单、硬件实现容易、谐波较小以及能动态的修改幅值和频率等优点得到了广泛的应用。
由于数字信号处理技术的发展以及高性能DSP芯片的不断推出，越来越多的SPWM波形的产生都是基于DSP芯片来实现的，这不仅大大简化了硬件电路以及软件的设计，同时在精度和稳定性方面也得到了极大的提高。
本文介绍了采用TI公司推出的TMS320F28335，利用其ePWM模块，基于规则采样法的原理来产生单相SPWM波形的设计，并在示波器上观察了相关波形，同时利用RC低通滤波电路，验证了产生的SPWM波是正确的。
关键词：TMS320F28335；ePWM模块；SPWM1、实验容一、学习TMS320F28335的ePWM 模块的工作原理及其使用方法；二、单相SPWM 波形产生的设计，并验证生成的SPWM 的正确性；三、设计带死区的SPWM 波形；2、实验器材合众达28335控制板、面包板、电阻、电容、杜邦线、示波器（TDS 2012B ）等3、实验原理3.1 SPWM 调制与实现原理如图 3.1所示，为了输出逆变器所需要的正弦波，将等腰三角形作为载波(Carrier wave)，正弦波为调制波(Modulation wave)，正弦调制波与三角载波的交点确定了逆变器开关器件的通断时刻，从而获得了一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，按照面积等效原理，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因此，该序列脉冲与期望的正弦波等效，这就是正弦脉宽调制原理。
本文采用的是双极性方式,即在正弦调制波的半个周期，三角载波在正负之间变化。
三相SPWM波在TMS320F28335中的实现
Realization of the three-phase SPWM wave in the TMS320F28335
WANG Xin1， LIU Yan2 （1. Harbin Regel Generator for Technology go. ，LTD， Harbin 150030， China；
第 21 卷 第 2 期 Vol.21 No.2
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2013 年 1 月 Jan. 2013
三相 SPWM 波在 TMS320F28335 中的实现
王 鑫 1， 刘 岩 2 （1. 哈尔滨瑞格大电机技术有限公司 黑龙江 哈尔滨 150030； 2. 哈尔滨市卫生局 黑龙江 哈尔滨 150000）
所谓 SPWM[2]，就 是 在 PWM 的 基 础 上改 变 了 调制 脉 冲 方 DSP（数字信号处理器）无疑是满足这一要求的理想选择。
式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经 过适当的滤波可以做到正弦波输出。 它广泛地用于直流交流
1 SPWM 算法
逆变器等产品，比如高级 一 些 的 UPS 就 是 一 个典 型 应 用。 三
PWM[1]的 全 称 是 Pulse Width Modulation， 它 是 通 过 改 变 法灵 活 性 强，实 现 成 本 低 。 SPWM 波 的 实 时 计 算 对 控 制 器 的
输出方波的占空比来改变等效的输出电压。
运 算 速 度要 求 较 高 ，TI 公 司 出 品的 TMS320F28335 高 性 能 的
要采用查表法，计算量小，实时性高。 在工程实践中表明，该方法既能满足控制精度要求，又能满足实时性要求，可以
基于tms320f28035的三相电压保护程序设计
基于tms320f28035的三相电压保护程序设计简介本文档旨在介绍基于t ms320f28035微控制器的三相电压保护程序设计。
电压是电力系统中的重要参数之一，稳定的电压能够保证电力设备的正常运行。
为了确保电力系统的安全和稳定运行，设计一个可靠的电压保护程序是至关重要的。
目录1.背景2.系统架构3.保护算法4.程序设计5.性能评估6.结论和展望1.背景在电力系统中，三相电压的稳定性对于电力设备的正常运行至关重要。
当电压异常超出设定的阈值范围时，需要进行保护措施以避免设备损坏和电力系统故障。
t ms320f28035是德州仪器公司（T I）推出的一款高性能数字信号处理器（D S P）芯片，具备强大的计算和控制能力，适合用于电力系统保护应用。
2.系统架构基于tm s320f28035的三相电压保护系统主要包括电压采样模块、保护算法模块和保护动作控制模块。
其中，电压采样模块用于采集三相电压信号，将其转化为数字信号输入D SP芯片；保护算法模块运行在DS P芯片中，对采集到的电压信号进行处理和分析，根据设定的阈值判断电压是否异常；保护动作控制模块根据保护算法的结果，控制保护装置进行相应的动作。
3.保护算法为了实现三相电压的保护功能，我们设计了以下保护算法：1.电压幅值保护：当电压幅值超过设定的上下限时，保护系统将触发相应的动作，如切断电源或报警。
2.电压不平衡保护：通过计算三相电压的不平衡度，当不平衡度超过设定的阈值时，触发保护动作，以避免设备损坏。
3.瞬时电压变化保护：当电压瞬时变化量超过设定的阈值时，触发保护动作，以保护电力设备。
4.程序设计针对基于tm s320f28035的三相电压保护系统，我们进行了以下程序设计：1.初始化配置：包括D SP芯片的引脚设置、时钟配置、AD C模块的初始化等。
2.电压采样：通过AD C模块采集三相电压信号，并转化为数字信号输入D SP芯片。
3.保护算法实现：根据采集到的电压信号，运行保护算法，判断电压是否异常。
基于TMS320F28335DSP的三相电动机控制器的设计
基于TMS320F28335DSP的三相电动机控制器的设计概述：速度闭环控制：力矩控制：力矩控制是根据应用的需求对电动机的力矩进行精确控制。
在本设计中，我们将采用矢量控制算法来实现力矩控制。
该算法通过分解电动机的电流和磁场，将电动机的转矩分解为电磁转矩和负载转矩两部分，并通过调整电流的大小和相位来实现对电磁转矩的控制。
硬件设计：硬件设计包括电动机驱动电路、传感器电路和DSP开发板的连接。
为了驱动三相电动机，我们需要使用H桥电路来控制电动机的转向和速度。
传感器电路用于实时采集电动机的转速，并将其反馈给DSP控制器。
最后，我们需要将DSP控制器与电动机驱动电路和传感器电路进行连接，以实现数据的传输和控制。
软件设计：软件设计主要包括初始化配置、速度闭环控制和力矩控制。
在初始化配置中，我们需要对DSP控制器进行初始化设置，包括PWM模块的配置、定时器模块的配置和中断处理函数的设置。
在速度闭环控制中，我们需要编写代码来实现速度的反馈控制，包括定时器的中断处理函数和占空比的调整逻辑。
在力矩控制中，我们需要编写代码来实现矢量控制算法，包括电流大小和相位的计算以及PWM信号的生成。
测试与调试：在完成硬件和软件设计后，我们需要进行测试和调试，以确保电动机控制器的正常运行和准确控制。
通过对不同转速和负载条件下的测试，我们可以评估控制器的性能，并进行必要的调整和优化。
结论：2. T. Xu, "Design of Digital Signal Processor (DSP) Control System for AC Induction Motor", International Journal of Electronics and Electrical Engineering, vol. 6, no. 3, pp. 20-24, 2024.。
三相SPWM波在TMS320F28335中的实现
三相SPWM波在TMS320F28335中的实现王鑫;刘岩【摘要】SPWM technique is a suitable power switch conversion device for high-power high-performance switching modulation strategy, there are good prospects for the application of active power filter. This article describes how to take advantage of high-performance digital signal processor TMS320F28335 chip Peripheral Event Manager (EV) module to generate three-phase SPWM wave, process flow diagram and the key to the program source code. The method uses asymmetric regular sampling algorithm parameters calculated mainly using the look-up table method, a small amount of calculation, realtime high. In engineering practice, this method can meet the accuracy requirements of control, but also to meet the real-time requirements, and can control the output of the inverter power.%载波相移正弦脉宽调制(SPWM)技术是一种适用于大功率电力开关变换装置的高性能开关调制策略,在有源电力滤波器中有良好的应用前景.本文介绍了如何利用高性能数字信号处理器TMS320F28335的片内外设事件管理器(EV)模块产生三相SPWM波,给出了程序流程图及关键程序源码.该方法采用不对称规则采样算法,参数计算主要采用查表法,计算量小,实时性高.在工程实践中表明,该方法既能满足控制精度要求,又能满足实时性要求,可以很好地控制逆变电源的输出.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2013(021)002【总页数】3页(P176-178)【关键词】TMS320F28335;SPWM;不对称规则采样法;查表法【作者】王鑫;刘岩【作者单位】哈尔滨瑞格大电机技术有限公司黑龙江哈尔滨 150030;哈尔滨市卫生局黑龙江哈尔滨 150000【正文语种】中文【中图分类】TP274PWM[1]的全称是 Pulse Width Modulation，它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。
基于TMS320F28335的三相SPWM变频技术研究
［收稿 日期 ］ ２０１５—１１—１０ ［基 金 项 目 ］ 湖南省教育厅科研项目 “基于 ＤＳＰ２８３３５的双三相感应电机变频调速控制装置的研究”（项目编号：
１３Ｃ２１８）；２０１５年湖南省普通高等学校中青年骨干教师国内访问学者项 目。 ［作 者 简 介 ］ 谢芳芳（１９７８一），女，湖南新田人，湖南工业职业技术学院副教授、工学硕士，研究方向：控制理论与控制工
ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５数字信 号处理器是 Ｆ２８ １２的升级 分别去控制变频变压调速系统 ＩＧＢＴ管 的开关状态 。
版 本 ，最 高 运 行频 率 １５０ＭＨｚ，是 控 制 类 的首 块 ３２位 同时 ，因其能直接进行浮点运算 ，具有强大 的数据处
浮点 ＤＳＰ，主要应用于高性能电机控制和其他嵌入式 理能力 ，有足够的能力实现各种变频调速控制算法 ，
［摘 要 ］ 正 弦脉 宽调制 （ＳＰＷ Ｍ）技 术是 一种 适 用 于大功 率 电力开 关 变换 装 置 的 高性 能 开 关调 制 策略 ， 在变频调速 系统 中应用很广泛。ＴＭＳ３２０Ｆ２８３３５具有强大的数据处理能力，其 ＥＰＷＭ 模 块非常适 于产 生 ＳＰＷ Ｍ 波形 。本 文介 绍 了一种 基 于 ２８３３５的三相 ＳＰＷ Ｍ 变压 变频调 速 系统 ，给 出 了硬 件 电路 与程序 流程 ，系统可扩展性强。该方法采用对称规则采样算法，计算量小，实时性 高。通过 ＣＣＳ Ｖ５／ｓｉｍｕｌａｔｏｒ仿 真 表 明 ，该 方 法 实现 了三相 ＳＰＷ Ｍ 的有 效输 出。 ［关 键词 ］ ＴＭ ｓ３２０Ｆ２８３３５；三相 ＳＰＷ Ｍ ；变频技 术 ；规 则 采样 ［中图分 类 号 ］ＴＰ２７３．０５ ［文 献标 识码 ］Ａ ［文章 编号 ］１６７１—５００４（２０１６）０３。０００１ ０３
基于TMS320F28335DSP的三电平逆变器
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50877053）定稿日期：2008-11-21作者简介：周雪松（1964－），男，江西南昌人，博士，研究方向为电力电子技术在电力系统中应用和电力系统非线性控制。
1引言二极管中点箝位三电平（NPC ）逆变器是一种开发最早、目前较为成熟的多电平逆变器拓扑，它已广泛应用于高压变频调速、柔性输配电系统及高压直流输电系统等场合[1]。
NPC 逆变器的控制方式有多种，如双极性正弦脉宽调制（SPWM ）、三角载波层叠式SPWM [2-3]、电压空间矢量脉宽调制（SVPWM ）[4]、特定谐波消除脉宽调制（SHEPWM ）[5]等。
通过这些控制方式，NPC 逆变器可得到单相三电平、线电压五电平的输出电压，较好地解决了开关管开关频率和开关容量间的矛盾，因而得到了越来越广泛的关注。
深入分析了基于三角载波层叠式SPWM 技术的工作原理，在此基础上提出了一种适用于三电平逆变器的改进型三角载波调制策略。
详细介绍了控制算法的原理，通过Matlab/Simulink 仿真软件对调制算法进行了仿真验证，并利用TMS320F28335浮点型DSP 完成了控制软件的编写。
在自主设计研制的1kV/400kVA 三电平逆变器上完成了开路和带电感负荷下的动模实验，验证了三电平逆变器结构的合理性和控制软件的正确性。
实验结果表明，该控制算法降低了输出电压的d u /d t ，提高了装置的等效开关频率，减少了输出电压和输出电流的谐波含量，EMI 特性更好，是一种适合工程应用的控制方案。
2基于载波层叠式三电平逆变器工作原理三电平逆变器是在两个开关器件串联的基础上加入一对中性点箝位二极管构成的，其单相电路拓扑如图1a 所示。
通过对4个开关主管的控制得到三电平的控制电压输出。
载波层叠调制算法采用同相位分布在纵坐标正、负半轴上的两列三角载波与正弦调制波进行调制比较，正半轴的三角载波与正弦调制波进行调制，生成互补的两列控制脉冲，分别控制VT 1和VT 3；负半轴载波与正弦波进行调制，生成互补的两列控制脉冲，控制VT 2和VT 4，如图1b 所示。
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采用DSP TMS320F28335的三相SPWM变频电源的设计作者：佚名来源：世界电子元器件发布时间：2009-4-27 12:12:32 [收藏] [评论]变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。
现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。
变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。
本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、系统扩展能力强等优点。
系统总体介绍根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。
本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。
首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。
变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。
与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。
系统总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图（1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。
（2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。
其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有电路简单、可靠性高等特点。
（3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。
（4）控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生SPWM控制信号，去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。
捕获单元完成对输出信号的测频。
（5）电压、电流检测模块：根据要求，需要实时检测线电压及相电流的变化，所以需要三路电压检测和三路电流检测电路。
所有的检测信号都经过电压跟随器隔离后由TMS320F28335的A/D通道输入。
（6）辅助电源模块：为控制电路提供满足一定技术要求的直流电源，以保证系统工作稳定可靠。
系统硬件设计变频电源的硬件电路主要包含6个模块：整流电路模块、IPM电路模块、IPM隔离驱动模块、输出滤波模块、电压检测模块和TMS320F28335数字信号处理模块。
整流电路模块采用二极管不可控整流电路以提高网侧电压功率因数，整流所得直流电压用大电容稳压为逆变器提供直流电压，该电路由6只整流二极管和吸收负载感性无功的直流稳压电容组成。
整流电路原理图如图2所示。
图2 整流电路原理图IPM电路模块IPM由高速、低功率IGBT、优选的门级驱动器及保护电路组成。
IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件。
GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，非常适合应用于直流电压。
因而IP M具有高电流密度、低饱和电压、高耐压、高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。
本文选用的IP M是日本富士公司的型号为6MBP20RH060的智能功率模块，该智能功率模块由6只IGBT管子组成，其IGBT的耐压值为600V，最小死区导通时间为3μs。
IPM隔离驱动模块由于逆变桥的工作电压较高，因此DSP的弱电信号很难直接控制逆变桥进行逆变。
美国国际整流器公司生产的三相桥式驱动集成电路IR2130，只需一个供电电源即可驱动三相桥式逆变电路的6个功率开关器件。
IR2130驱动其中1个桥臂的电路原理图如图3所示。
C1是自举电容，为上桥臂功率管驱动的悬浮电源存储能量，D1可防止上桥臂导通时直流电压母线电压到IR2130的电源上而使器件损坏。
R1和R2是I GBT的门极驱动电阻，一般可采用十到几十欧姆。
R3和R4组成过流检测电路，其中R3是过流取样电阻，R4是作为分压用的可调电阻。
IR2130的HIN1~HIN3、LIN1~LIN3作为功率管的输入驱动信号与TMS320 F8335的PWM连接，由TMS320F8335控制产生PWM控制信号的输入，FAULT与TMS320F8335引脚P DPINA连接，一旦出现故障则触发功率保护中断，在中断程序中封锁PWM信号。
图3 IR2130驱动其中1个桥臂的电路原理图输出滤波模块采用SPWM控制的逆变电路，输出的SPWM波中含有大量的高频谐波。
为了保证输出电压为纯正的正弦波，必须采用输出滤波器。
本文采用LC滤波电路，其中截止频率取基波频率的4.5倍，L=12mH，C=10μF。
电压检测模块电压检测是完成闭环控制的重要环节，为了精确的测量线电压，通过TMS320F28335的SPI总线及G PIO口控制对输入的线电压进行衰减/放大的比例以满足A/D模块对输入信号电平(0-3V)的要求。
电压检测模块采用256抽头的数字电位器AD5290和高速运算放大器AD8202组成程控信号放大/衰减器，每个输入通道的输入特性为1MΩ输入阻抗+30pF。
电压检测模块电路原理图如图4所示。
图4 电压检测电路原理图系统软件设计系统上电后按照选定的模式自举加载程序，跳转到主程序入口，进行相关变量、控制寄存器初始化设置和正弦表初始化等工作。
接着使能需要的中断，启动定时器，然后循环进行故障检测和保护，并等待中断。
主要包括三部分内容：定时器周期中断子程序、A/D采样子程序和数据处理算法。
主程序流程图如图5所示。
图5 主程序流程图定时器周期中断子程序主要进行PI调节，更新占空比，产生SPWM波。
定时器周期中断流程图如图6所示。
图6 定时器周期中断流程图A/D采样子程序主要完成线电流采样和线电压采样。
为确保电压与电流信号间没有相对相移，本部分利用TMS320F28 335片上ADC的同步采样方式。
为提高采样精度，在A/D中断子程序中采用均值滤波的方法。
对A相电压和电流A/D的同步采样部分代码如下：数据处理算法本系统主要用到以下算法：（1）SVPWM算法（2）PID调节算法（3）频率检测算法SVPWM算法变频电源的核心就是SVPWM波的产生，SPWM波是以正弦波作为基准波（调制波），用一列等幅的三角波（载波）与基准正弦波相比较产生PWM波的控制方式。
当基准正弦波高于三角波时，使相应的开关器件导通；当基准正弦波低于三角波时，使相应的开关器件截止。
由此，逆变器的输出电压波形为脉冲列，其特点是：半个周期中各脉冲等距等幅不等宽，总是中间宽，两边窄，各脉冲面积与该区间正弦波下的面积成比例。
这种脉冲波经过低通滤波后可得到与调制波同频率的正弦波，正弦波幅值和频率由调制波的幅值和频率决定。
本文采用不对称规则采样法，即在三角波的顶点位置与低点位置对正弦波进行采样，它形成的阶梯波更接近正弦波。
不规则采样法生成SPWM波原理如图7所示。
图中，Tc是载波周期，M是调制度，N为载波比，Ton为导通时间。
由图7得：当k为偶数时代表顶点采样，k为奇数时代表底点采样。
SVPWM算法实现过程：利用F28335内部的事件管理器模块的3个全比较单元、通用定时器1、死区发生单元及输出逻辑可以很方便地生成三相六路SPWM波形。
实际应用时在程序的初始化部分建立一个正弦表，设置通用定时器的计数方式为连续增计数方式，在中断程序中调用表中的值即可产生相应的按正弦规律变化的SPWM波。
SPWM波的频率由定时时间与正弦表的点数决定。
SVPWM算法的部分代码如下：PID调节算法在实际控制中很多不稳定因素易造成增量较大，进而造成输出波形的不稳定性，因此必须采用增量式PID算法对系统进行优化。
PID算法数学表达式为Upresat(t)= Up(t)+ Ui(t)+ Ud(t)其中，Up(t)是比例调节部分，Ui(t)是积分调节部分，Ud(t)是微分调节部分。
本文通过对A/D转换采集来的电压或电流信号进行处理，并对输出的SPWM波进行脉冲宽度的调整，使系统输出的电压保持稳定。
PID调节算法的部分代码如下：频率检测算法频率检测算法用来检测系统输出电压的频率。
用TMS320F28335片上事件管理器模块的捕获单元捕捉被测信号的有效电平跳变沿，并通过内部的计数器记录一个周波内标频脉冲个数，最终进行相应的运算后得到被测信号频率。
实验结果测量波形在完成上述硬件设计的基础上，本文采用特定的PWM控制策略，使逆变器拖动感应电机运行，并进行了短路、电机堵转等实验，证明采用逆变器性能稳定，能可靠地实现过流和短路保护。
图8是电机在空载条件下，用数字示波器记录的稳态电压波形。
幅度为35V，频率为60Hz。
图7 不规则采样法生成SPWM波原理图图8 输出线电压波形测试数据在不同频率及不同线电压情况下的测试数据如表1所示。
表1 不同输出频率及不同线电压情况下实验结果结果分析由示波器观察到的线电压波形可以看出，波形接近正弦波，基本无失真；由表中数据可以看出，不同频率下，输出线电压最大的绝对误差只有0.6V，相对误差为1.7%。
本文设计的三相正弦波变频电源，由于采用了不对称规则采样算法和PID算法使输出的线电压波形基本为正弦波，其绝对误差小于1.7%；同时具有故障保护功能，可以自动切断输入交流电源。
因此本系统具有电路简单、抗干扰性能好、控制效果佳等优点，便于工程应用，具有较大的实际应用价值。