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；SPWM

1、实验内容

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内，三角载波在正负之间变化。

UUrUc0wt1?Ud2UoUof0wt?1Ud2

图3.1 双极性SPWM调制原理

SPWM数学模型的建立有多种方法:面积等效法、自然采样法以及对称规则采样法。自然采样法虽然能真实反映脉冲序列产生和结束的时刻,但是计算相对复杂。对称规则采样法是从自然采样法演变而来,因其计算简单,误差较小,被广泛应用于实际工程项目中。本文所采用的就是对称规则采样法，如图3.2所示；

UUcUrADB0tAtDttB?2?2?t0

图3.2 规则采样法

在三角波的负峰时刻tD对正弦信号波采样而得到D点，过D点作一水平直线和三角波分别交于A点和B点，在A点时刻tA和B点时刻tB控制开关器件的通断。在每个载波周期用同样的方法采集输出脉冲,即得到正弦脉宽调制波形序列。设正弦调制波的函数为：

ur?asinwrt （3-1）

wUr为正弦调制波的峰值；a为调制度，0?a?1，r为正弦调制信号波角频率；根据图3.2中三角形相似的原理可得：

1?asinwrt?即

?2TC2 （3-2）

2??Tc(1?asinwrtD) （3-3） 23.2 正弦表生成原理

本文程序中CMPA寄存器的值所采用的是查表法，即将事先求得的正弦值存

在一个数组里，下面简要介绍一下程序中正弦表的产生原理及方法。基于上述的SPWM调制与实现原理，利用公式3-3,一般而言wr?2π*50（即频率一般为50Hz）；同时在本程序中，周期寄存器的值为3750，调制比a=0.8；即公式3-3可以表示为：

??1875*(1?0.8sin(100π*tD)) （3-4）

一个周期里取400个点，在MATLAB里计算可以得到程序中的正弦表，即用其代表调制波正弦波。

4、软件程序设计

由于产生的SPWM波形是一组占空比连续变化的脉冲序列,在编写程序的时候必须考虑到实时更新比较寄存器的值。系统软件编程包括主程序和中断子程序,主程序实现以下功能:系统初始化、周期寄存器的初值给定、中断方式设定等。中断程序的功能是:更新比较寄存器的值以及清除中断标志。系统流程如图4.1所示。

开始开始系统时钟及各变量初始化正弦点是否达到一个周期？NY初始化PIE控制寄存器及清除中断标志正弦点归零K=0配置ePWM1模块更新比较寄存器值开中断清除中断标志IDLE循环（空操作）返回主程序 图4.1 程序流程图