1.3.3 三電平控制策略的電流紋波分析

　　根據(jù)上面推導(dǎo)的兩電平控制策略和三電平控制策略的電流紋波近似計(jì)算，可以得出三電平控制策略電流紋波比兩電平控制策略要小的結(jié)論。

　　圖5為利用 Simulink仿真得到的兩電平控制策略和三電平控制策略電流波形對比圖。

　　通過圖5可以得出，應(yīng)用三電平控制策略的電流型功率放大器電流紋波將比兩電平控制策略減小 30%以上。

　　進(jìn)一步仿真中，繼續(xù)使用同一個三電平控制策略的電流型功率放大器，并設(shè)定功率放大器為相同電流值，但是續(xù)流時間不同的，分別為 20%，40%，60%，得到如圖 6所示電流波形。

　　從圖 6 可以明顯看出續(xù)流時間越長電流紋波越小，從而提高三電平控制策的續(xù)流時間也是減小電流紋波的一種手段，實(shí)際上當(dāng)系統(tǒng)電流穩(wěn)定是三電平控制策的續(xù)流時間應(yīng)達(dá)到 80%以上。

　　1.3.4 三電平控制策略的電流響應(yīng)速度

　　由式（7）可知，電流變化率主要取決于線圈電感 L和直流電源電壓 UDC。在絕大多數(shù)系統(tǒng)中，線圈作為負(fù)載一般是固定不變的，從而增大直流電源電壓，可以提高負(fù)載響應(yīng)速度，縮短階躍響應(yīng)時間。

　　1.4 功率放大器軟件設(shè)計(jì)

　　軟件部分作為功率放大器的核心內(nèi)容，是控制策略由構(gòu)想到實(shí)現(xiàn)的重要保證。軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該充分發(fā)揮控制芯片的性能優(yōu)勢，以使系統(tǒng)獲得更短的響應(yīng)時間和更高的執(zhí)行效率。

　　為實(shí)現(xiàn)功率放大器的三電平控制策略，單片機(jī)需要輸入/輸出接口和實(shí)現(xiàn)三電平控制策略的控制器。輸入/輸出接口使用 A/D 采樣輸入控制、測量信號和 PWM 模塊輸出執(zhí)行信號，控制器負(fù)責(zé)離散 PI運(yùn)算［10］。

　　控制器在上電復(fù)位之后應(yīng)該進(jìn)行一系列的初始化操作，完成內(nèi)部寄存器的初始化賦值，PI 控制器的參數(shù)設(shè)定，AD、PWM 模塊相應(yīng)寄存器設(shè)置，從而單片機(jī)讓軟硬件都可靠工作。圖 7 所示為單片機(jī)上電復(fù)位之后的初始化操作。PI 算法流程圖如圖 8 所示，A/D 采樣得到的 10 位二進(jìn)制數(shù)代表的是 0~5 V 的電壓值，電壓值和實(shí)際電流值有一個對應(yīng)關(guān)系。在進(jìn)行誤差計(jì)算前應(yīng)該首先把電壓值轉(zhuǎn)為電流值，并變換為同一量綱，只有電流的設(shè)置值和實(shí)際值處于同一量綱之下，計(jì)算出的電流誤差才是有意義的。判斷電流誤差大小，當(dāng)誤差大于 0 時控制電流減小，當(dāng)誤差小于 0 時控制電流增加。通過對誤差的 PI算法，進(jìn)行占空比調(diào)制，以控制電流上升和下降的速度。