SPWM高频数字控制型双Buck全桥逆变器 陈裕成1, 林德荣2, 王武2 .DOC

SPWM高频数字控制型双Buck全桥逆变器 陈裕成1, 2, 王武2,2 (1. 漳州职业技术学院建筑工程系, 福建 漳州 3630002. 福州大学电气工程与自动化学院, 福建 福州 350116展开逆变器高频恒频数 关键词：SPWM；F28377D；高频数字控制；双Buck全桥逆变器 中图分类号：TP29SPWM high frequency digital control Dual-Buck full bridge inverter CHEN Yucheng1, Lin Derong2, WANG Wu2, CAI Fenghuang2 (1. Department of Architectural Engineering, Zhangzhou Institue of Technology, Zhangzhou, Fujian 363000;2. College of Electrical Engineering and Automation，Fuzhou University, Fuzhou 350116） Abstract:Keywords:SPWM; F28377D; high-frequency digital control; dual-Buck full bridge inverter 1 引言 直流侧对母线电压进行大电容均分，直流电压利用率低且功率管的电压应力，在高压输入场合应用较为困难桥臂输出谐波含量大文献[]针对以上缺点，采用工频开关桥臂取代DBHBI拓扑中的输入均压大电容，提出一种三电平双Buck全桥逆变拓扑。该拓扑可有效提高输入电压利用率，降低器件电压应力；全桥拓扑结构使得系统桥臂三电平输出，降低输出谐波含量。 在数字微控制器未得到发展和普及的早期，多采用模拟控制技术，系统整机体积庞大，电路结构复杂，成本高，维护升级不方便。随着大规模数字集成电路技术的发展，逆变器从模拟控制到数字控制。模拟控制复杂电路搭建实现的系统控制，数字控制只需一片小小的DSP便可实现所有复杂的算法和逻辑控制。受限于主频不够高，运算复杂算法等，输出滤波器件体积大，功率密度；且低频控制的系统控制周期较长，系统输出波形质量不够高，电气性能无法得到保障。 本文基于德州仪器（Texas InstrumentsTI）近些年新推出一款C2000系列32位浮点型高性能DSP TMS320F28377D（简称F28377D）SPWM控制策略，展开逆变器高频恒频数制器可大大缩减程序运算时间，从而缩短控制周期，提高系统开关频率系统功率器件高频SPWM控制，输出波形的分辨率有所提高，波形更加逼真；高频开关等级可有效减小输出滤波器件体积和参数大小，提高系统整机功率密度。 文献[]所提出的拓扑，本文对其稍加整理，得到如图1结构的双Buck全桥逆变拓扑。全桥的拓扑结构使得系统仅需360V直流电输入，便可实现220V/50Hz、1kW交流电输出。为实现系统数字型高频控制，设计开关管S1、S2为高频恒频开关控制，S3、S4为工频50Hz开关控制。表1给出了系统整机相关参数。 表1 系统高频数字控制参数设定 变量 数值（单位） fCPU DSP主频 200MHz fs 开关频率 100kHz fo 输出频率 50Hz uo 输出电压 220V Po 输出功率 1kW Tab.1 High frequency digital control system parameter setting 图1 双Buck全桥逆变器 Fig.1 Dual-Buck full bridge inverter 如表1所示，设定高频开关管S1、S2控制频率为100kHz，该频率同时也是SPWM控制策略中三角波载波的频率，对应系统的控制周期Tc等于开关周期Ts。 （1） 开关管高频数字化设计，必将影响输出滤波器件参数和大小的设计。参考文献[6]中对输出滤波电感电容的设计公式，将fs的值带入计算，得出L1 = L2 ≈ 660uH，Cf ≈ 1uF。显然系统高频开关控制有效减小了滤波器件的参数值和体积大小，方便实物制作和系统散热设计，从而可以有效提高系统功率密度。 TMS320F28377D作为TI C2000系列一款高性能数字信号处理器，其内部集成了：（1）单精度浮点单元（Floating-Point Uint，FPU），专门用于计算机系统进行浮点数运算，如典型的加减乘除和开方，还可以计算超越函数如指数函数或者三角函数；（2）新型三角法数学单元（Trigonometric Math Uint，TMU）加速器，是F28377D相对于同系列微控制器特有的数学运算单元，对于变换和转矩环路计算中的三角运算算