DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術是一種實用的新型頻率合成技術。隨著數(shù)字集成電路與微電子技術的迅速發(fā)展，這種頻率合成方式顯示出了極高的性價比，具體體現(xiàn)在頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)及控制靈活方便等方面。
機場助航燈系統(tǒng)中，恒流調光器是核心控制設備，國內機場現(xiàn)行使用的恒流調光器都是屬于以晶閘管為開關器件的相控調壓技術產品。這種電力電子裝置存在著網(wǎng)側功率因數(shù)低以及向電網(wǎng)注入諧波電流的兩大電力公害。隨著IGBT作為一種新的功率開關器件得到廣泛的應用，本文以IGBT代替?zhèn)鹘y(tǒng)的晶閘管，將DDS技術應用于SPWM波形的發(fā)生，可以方便的對輸出進行調壓調頻，同時提高了SPWM輸出波形的品質。
l 助航燈正弦波恒流調光器的工作原理
助航燈調光器主回路采用AC—DC—AC方案，由整流和逆變組成，如圖1所示。
整流部分采用二極管全橋不控整流，將三相交流電變?yōu)橹绷?，逆變部分采用智能功率模塊IPM輸出單相等效正弦電壓，通過LC濾波得到正弦電壓經升壓變壓器輸出到機場燈光回路。其控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。
恒流調光器的作用就是將工頻的交流電源變成電壓調節(jié)能力很強的恒流源，調光器可以控制電流分級輸出，從而控制助航燈的光強等級，當回路負載發(fā)生變化時通過調光器的作用使負載電流保持不變。
2 DDS技術的基本原理
DDS技術是從正弦函數(shù)的相位出發(fā)，通過調節(jié)頻率控制字直接產生所需的各種不同頻率的信號，主要由參考頻率源、相位累加器、正弦ROM表、D／A轉換器和濾波器等組成，如圖3所示。其信號生成的具體過程是：在參考時鐘頻率fc的控制下，將頻率控制字k送入相位累加器。用其輸出作為正弦ROM表的查找地址而對其進行查找，后者中的每個地址代表周期正弦波的一個相位點，每點對應一個量化的幅值，相當于一個相位／幅值變換器，查找后的數(shù)據(jù)經過D／A轉換器得到的是階梯波，最后經低通濾波器對階梯波進行平滑處理，即可得到由頻率控制字決定的連續(xù)變化的輸出正弦波，如圖3所示。
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為了形象地說明DDS相位量化的工作原理，可將正弦波在一個完整周期內的相位變化用相位圓來表示，相位和幅值是一一對應的，如圖4所示。N位相位累加器對應相位圓上的2N個相位點，圖中相位累加器的位數(shù)N=4，共有16個幅度碼與0°～360°中的16個相位點對應，幅度碼存儲在ROM中，在k的作用下，相位累加器對ROM進行尋址，完成相位／幅值轉換。DDS輸出信號頻率fc和fc以及頻率控制字k之間的關系為：fo=fck/2N
3 基于DDS技術的SPWM波形的生成
3．1 SPWM波形生成的步驟
本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用DSPTMS320LF240A，利用片上自帶的事務管理器(EVA)模塊代替了傳統(tǒng)DDS技術波形產生中的D／A模塊，如圖5所示。將一個周期劃分為l 024個點，用于保證波形的平滑程度。具體的過程可分為以下幾個步驟：
1)選定頻率控制字進行相位累加
在ROM(利用2407A的ROM)中建立的是一個大小為2M個點的正弦表(M=10)，相位累加器(N位，N=32)，在每個載波周期內與產生的相位增量k(頻率控制字)相累加。
根據(jù)所要求的輸出頻率fo，當Tc選定后由(2)式即可求出k。正弦數(shù)據(jù)表的實際大小是1 024個點，選用32位累加器低16位的低十位對正弦表進行尋址。在這種情況下，給定k就決定了輸出調制正弦波的頻率。通過設置k值的不同可以產生不同輸出頻率的正弦波，根據(jù)實際要求計算出頻率控制字，使相位累加器開始工作，將后者的低十位作為地址去查找正弦表中當前相位所對應的幅值TEMP。助航燈調光器要求輸出電壓頻率不變，因而頻率控制字不需要改變。
2)根據(jù)調光要求計算調制比
助航燈連接在隔離變壓器的次級，燈泡發(fā)光強度與回路中的電流IH成正比，通過改變回路中電流IH的大小調節(jié)燈泡的亮度，助航燈恒流調光器可人為設定為五級電流(2．8A、3．4A、4．1A、5．2A、6．6A)，回路電流，。由升壓變壓器初級電壓UL決定，設燈光回路總負載為Z，則有：
M為升壓變壓器的變比。由上式可知燈光回路電流IH是隨著升壓變壓器的初級端電壓成比例變化的。我們可根據(jù)外界要求的光級設定好電流值，進一步求出UL的值，再根據(jù)公式：
M=UL／UC(UC是直流測電壓)
從而可以計算出調制比，由計算出的調制比對正弦表中檢索出的幅值進行調幅，即可得到所需的電壓。參考波的正弦幅值為：
Temp=Temp0·M
(Temp0為正弦ROM表中的幅值)
3)SPWM波形的產生
將調幅后的結果送入EVA模塊的比較寄存器，通過設置定時l的周期寄存器T1PR，可使其在連續(xù)增／減計數(shù)模式下產生載波信號，其中斷周期是載波周期，如圖6示。在此計數(shù)模式下，定時器1計數(shù)器(T1 CNT)從0開始遞增至周期寄存器(T1PR)的值后又遞減到0，如此循環(huán)反復。在其不斷計數(shù)的同時，比較單元的比較邏輯也在不斷將定時器l計數(shù)器的值和比較寄存器的值進行比較，由于助航燈光的電源系統(tǒng)需要四路PWM波形，因而在幅值的設置上使其中的兩個比較單元一樣，讓二者和周期寄存器的值進行比較，相位累加器的采樣頻率與載波頻率相同，每一個載波周期，比較單元的值更新一次，并與定時器1的計數(shù)值進行比較，當定時器的計數(shù)值T1CNT與CMPR相匹配時，DSP內部的PWM電路將根據(jù)比較方式控制寄存器和死區(qū)控制寄存器的設定輸出邏輯輸出PWM波形。
[!--empirenews.page--]3．2 系統(tǒng)的具體實現(xiàn)
1)硬件實現(xiàn)
硬件實現(xiàn)包括硬件初始化和PWM初始化，PWM初始化包括下列寄存器的初始化T1PR(周期寄存器)，ACTRA(動作控制寄存器)，DBTCONA(死區(qū)控制寄存器)，COMCONA(比較控制寄存器)，T1CON(定時器l控制寄存器)。
2)軟件實現(xiàn)
DSP的控制系統(tǒng)程序主要由主程序和中斷服務子程序，中斷服務子程序用于產生正弦脈寬SPWM信號，主程序主要進行初始化以及等待中斷的到來，設置TlCON后，定時器1開始工作，并重新開啟中斷。圖7為初始化程序的流程圖。圖8為T1定時器下溢中段子程序流程圖。
3)系統(tǒng)的總體框圖見圖9。
4)實驗結果
選擇載波頻率fc=4kHz，死區(qū)時間為3．2μs．輸出頻率fo=50Hz；助航燈恒流調光器三相輸入電壓為380V／50Hz，圖10是在某負載下不同光級給定時(一級光、五級光)對應電流絕對值波形，橫軸為時間軸，單位為250μs，縱坐標為電流瞬時值，單位為O．67mA。試驗表明系統(tǒng)的輸出波形質量高，在相同負載不同光級間的切換時間不超過ls，動靜態(tài)性能優(yōu)良。
4 結束語
本文介紹了在機場助航燈調光器系統(tǒng)中應用DDS技術來產生SPWM波形的原理和具體實現(xiàn)過程，并通過實驗進行了驗證，結果說明其輸出波形質量高，總諧波含量少，方法簡便可靠。
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