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1、研究与开发2007年6月第26卷第6期基于LabVIEW的SPWM信号发生器设计鲁昌华冯晓星(合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009)摘要:虚拟仪器技术是计算机与测试技术相结合的产物。本文设计和实现了一种基于LabVIEW的SPWM信号发生器。利用LabVIEW编程产生载波频率和调制波频率及死区时间均可调的三相六通道SPWM波,并对其谐波进行分析。实验证明,该信号发生器具有设计简单、操作灵活的特点。关键词:LabVIEW;SPWM;信号发生器;死区时间;谐波中图分类号:TM410文献标识码:ADesignofSPWMsignalgeneratorbasedonLabVIEWL
2、uChanghuaFengXiaoxing(SchoolofComputerandInformation,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009)Abstract:Thetechnologyofvirtualinstrumentismadeupofcomputerandmeasurementtechnology.Thedesignandreali2zationmethodofaSPWMsignalgeneratorbasedonsoftwareLabVIEWwasdiscussedindetailinthispaper.Thegenerato
3、rprogrammedbyLabVIEWcangeneratethreephasesandsixchannelsSPWMsignals,whosedead2timeandfrequencyofcarriersignalsandmodulationsignalscanbeeasilyregulated.Andthetestresultsindicatethatthesignalgeneratorissim2plydesignedandcanbewellmanipulated.Keywords:LabVIEW;SPWM;signalgenerator;dead2time;harmoni
4、csSPWM信号发生器的设计框图如图1所示,由3个子0引言vi组成。虚拟仪器技术是计算机与测试技术相结合的产物。(1)脉宽计算子vi:计算一个调制波周期内,SPWM信基于LabVIEW的信号发生器利用软件方式设计实现了信号各个脉冲的高电平时间宽度和低电平时间宽度组成2号发生器的功能,其具有设计简单、灵活性强的优点,摆脱个数组分别输出,再结合数据采集卡的输出时钟频率,生了传统仪器独立使用、手动操作的模式,并且得到了广泛成True表示高电平、False表示低电平的Boolean型数组。的应用。(2)死区时间控制子vi:为了避免SPWM波驱动的同正弦脉宽调制(SPWM)法是一种比较成熟的
5、、目前使一桥臂上下管同时导通,信号波必须加入死区时间。死区用较广泛的PWM法。变频器采用SPWM控制既可降低时间控制子vi将脉宽计算子vi输出的2个数组加入死区谐波和转矩脉动,提高快速性,又可以改善功率因数。本时间,输出为加入了死区时间的极性相反的2路SPWM信文利用LabVIEW编程产生三相六通道SPWM波,具有载号波形。波频率、调制波频率、调制比及死区时间均可调的特点,使(3)三相六通道子vi:通过对2路SPWM信号数组的用十分方便。移位操作,产生三相六通道的SPWM信号。1.1脉宽计算1设计框图调制采用平均对称规则采样法,其原理图如图2所示。以三角波为载波,正弦波为调制波,在
6、三角波波谷时刻进行采样。将三角波与正弦波进行比较,三角波的幅值大于或等于正弦波幅值时输出高电平,反之输出低电平。图2中的Ton表示高电平脉冲宽度,其计算公式为:图1三相SPWM虚拟信号Ton=Tc(1+Msinωt)/2(1)发生器设计结构示意图作者简介:鲁昌华(19622),男,合肥工业大学教授,主要研究方向为智能测试系统、信号检测与处理。—42—2007年6月第26卷第6期研究与开发tW=Tc[1+Msin(ωt+2π/3)]/2(7)将单相SPWM波形数组的后1/3部分的元素调到前面,则可形成与其相差60°的SPWM波;将其后2/3部分的元素调到前面,则可形成与其相差120°
7、的SPWM波。输出时为了保证各相波形的严格同步,本设计将三相六通道波形的6个Boolean数组中下标相同的元素组按照True=1,False=0的原则组合成一个十六制数,则6个数组打包成1个数组,在数据采集卡10MHz时钟控制下通过DIO口一次输出一个元素。以while循环方式,则低6位为三相图2平均对称规则采样法原理图六通道带死区时间控制的SPWM波形。式中:Tc为三角载波的周期;M为调制比即正弦调制波幅三相六通道SPWM波控制面板如图3所示,三相六通值与三角载波幅
