基于DSP芯片设计的一种波形发生器

及基波能量（|a₁|²）有关。图3分别表示一个周期内PWM信号的能量、基波信号的能量及总谐波失真度THD与N的关系。

图3（a，b）中实线和虚线分别表示N为奇数和偶数时的变化规律。当N＝20时，THD值与稳态值相比，误差在5％以内。因此，可以认为，当N＞20时，总谐波失真度即与N无关。图3（c）中，N为较小的偶数时，THD也较小，这是由于相对而言，此时PWM信号的能量值更小（图3（a）中的虚线）。
3　实验系统及结果分析
　　本文给出了一个对称规则采样SPWM在某型制冷机减振控制中的应用实例，以验证前面分析的有效性。该减振控制系统方案以TMS320F240控制器为核心器件。该控制器是专门为电机控制系统设计生产的芯片，具有强大的数据处理能力和丰富的片内外设模块，特别是片内双通道16路10位A／D转换模块和12路比较／PWM输出模块，可以直接对测量信号进行采样转换，并直接用PWM信号经过驱动电路控制电机，大大减少外围电路的设计。
　　本文制冷机的工作频率为40 Hz，振动主要体现在该频率上。减振器（直线往复电机）的工作频率也是40 Hz，只是它的振幅和相位（相对制冷机的压缩机和膨胀机的相位）根据具体的运行状况作自动调节。
　　考虑到TMS320F240的工作主频以及控制程序的复杂度，本文采用1 000 Hz的采样频率，即载波比N＝25，电源电压5 V。在此工作条件下，使制冷机的振动量减至原来的1／10以下的指标已经能够达到。具体的减振效果，限于篇幅，这里不再给出曲线。同时，本文也做了通过模拟功放对电机进行减振驱动的实验。在两种情况下，电机中的电流（决定产生的振动力）及最后的减振效果相当。但是后者带来的不利因素是：增加了D／A转化部分，如果是多路D／A，则电路更为复杂；引入了模拟功放，尤其是模拟功放本身的功耗较大，必须考虑散热问题。在使用SPWM控制时就没有这个问题。
　　图4（a）为实测的直线电机的电压、电流波形，图4（b）是对应的FFT分析结果（已经归一化）。由图可见，电压的高次谐波频率较高，大多位于载波频率的整数倍及其周围。从电流的谐波成分看，谐波主要集中在载波频率附近，而更高的频率则被线圈电感滤除，总的谐波成分低于基波成分的3％。
4　结论
　　本文给出了一种基于DSP的易于实时计算的对称规则SPWM信号生成法，在建立其数学模型的基础上，较为详细地分析了信号的谐波成分。用这种方法生成的PWM信号，不含有直流成分；载波比为偶数时，输出信号中不含偶次谐波；当提高载波比时，有利于滤除高次谐波。

　　将对称规则SPWM应用到某型制冷机减振电机的驱动上，分析实际的电压电流信号，通过与直接模拟驱动方式比较的结果可以看出，采用SPWM控制具有电路简洁、高效节能等优点，且总的谐波含量很低。

参考文献：

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