制作变频器-第八部分

Posted on December 16, 2023

载波比得多少合适

上一篇 文章里,我讲解了同步调制和异步调制。

那时候,实现的同步调制是有问题的。主要在同步调制在载波比的计算上出了问题。

原来的想法是,载波比是要能被3整除。同时还得是奇数。

其实这个公式说的是,正弦波半周上的 pwm 波的数量,得是能被3整除。同时还得是奇数。 也就是说,其实整个周期的载波比,是能同时被6整除. 同时还得是2的奇数倍。

于是发现了代码中的错误。进行了修正。

虽然实际上靠听觉并不能发现电机的声音有任何变化。。。。。。

正弦波pwm

在同步调制里,正弦波的频率变高。但是, 每个正弦波所包含的 pwm 方波的个数是维持不变的。而且 pwm 方波的个数,在每个半周里,必须是奇数。 这样 pwm 占空比最大的那个位置,正好对应 正弦值最大的时刻。 这样的谐波是最小的。

如上图所示, 每个半周里,有5个 pwm 波。整个周期里,一共是10个 pwm。所以载波比为 10。 而 10 正好是 2 的奇数倍。

而这,只是对单相正弦信号输出的要求。

如果要输出三相对称正弦波信号,则载波比N,还必须同时满足能被3整除。 这样每个相的正弦波,也都在 pwm 波开始的时间里,保持对称。

因为 10 不能被3整除

所以要再向后找 14, 18 . 于是第一个满足这个要求的载波比是 18

然后接下来,每个满足的载波比数,都依次比上一次多 12

18 30 42 54

之前的代码就是这个地方计算错了。

今天改进了这个。把载波比计算终于正确了。

错误的载波比,并没用起到同步调制减少谐波的优势。还不如实现起来更简单的异步调制。

载波和基波的相位同步

除了载波比的计算要正确。载波的相位还得和基波同步。才能保证载波pwm占空比最大的那个地方,恰好也对应于 sin 值最大的地方。

只要有一次,基波和载波的相位对上,则在下一次动载波比之前,就能一直维持住同步。

也就是说,进行相位对齐的时机,是在修改载波比的时候。

为了让输出波形不会突变到和载波对齐。在修改载波比的时候,要进行一段时间的异步调制。然后让载波和基波频率对上后。切换为同步调制。

在异步调制的时候,随时监控基波和载波的相位差,追平的时候,立刻切换为同步调制。

一旦进入同步调制。计算占空比的代码其实会非常简单。 因为同步调制下,占空比是周期变化并且固定的。而且是固定的几个数值。

为何之前说,同步调制的代码更复杂。这里又说,一旦进入同步调制,计算占空比的代码会非常简单呢?

因为同步调制的代码是逻辑复杂。要进行“换挡” 操作。换挡后还要进行同步。

但是,计算量却少了。因为占空比的值是完全固化了。

计算用时

如图所示,经过改进后的代码,计算 pwm 占空比的时间缩短到了5微妙。在次之前,计算时间为 9us。 ps,在使用定点数算法优化前的计算时间为35us。

图片中的载波比,显示的是半个sin周期里 pwm 波的数量。因此是永远为奇数。且能被3整除。之所以折半显示,是为了能心里默算它是不是正确的。

不过,这个代码在进入同步状态前,使用的还是异步调制。这个代码计算量就会比同步调制稍大。还是 10us。

但是因为显示屏更新速度慢,因此是抓不到这个瞬间的。因为相位对齐的速度是非常快的。 在换挡的一瞬间,马上就进入同步状态了。

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