理想的二階低通濾波器的傳遞函數為：

　　式中：ui (s)，uo (s)為濾波器輸入、輸出電壓;s為復頻率;ξ為阻尼系數;固有角頻率ω0 = 1 LC.

　　為了使濾波器輸出電壓接近正弦波，同時又不會引起諧振，LC濾波器的截止頻率必須要遠小于SPWM電壓中所含有的最低次諧波頻率，同時又要遠大于調制波頻率。文獻推薦PWM逆變器中的LC截止頻率f0的選擇最好滿足：

　　式中：fr為調制波頻率;fc為載波頻率;fhar(min)為最低次諧波頻率。

　　LC濾波器的諧振頻率是由L和C的乘積所決定的。在最初選擇濾波器的參數時，一般先根據濾波器衰減特性選擇濾波器的類型，如巴特沃斯型濾波器、切比雪夫型濾波器或貝塞爾型濾波器。由于巴特沃斯型濾波器是一種具有最大平坦響應的濾波器，仿真結果和實際測試特性較為接近，因此本文采用巴特沃斯型二階低通濾波器。

　　2軟件設計

　　變頻電源的軟件設計即變頻電源中控制電壓與頻率的軟件編程，本文通過SPWM波來控制變頻電源的電壓和頻率，其中SPWM波形的產生通過TMS320F2812芯片實現。變頻電源的整個軟件程序分為主程序和中斷服務子程序兩部分。主程序任務是：初始化并啟動系統后，進入while循環，等待定時器T1周期中斷的產生。程序流程圖如圖7所示。

　　中斷子程序是定時器T1周期中斷函數，主要功能是更新比較寄存器的值。中斷程序中比較寄存器的賦值通過查表法來實現，查表法的原理是預先計算出每個載波周期中各個采樣點處的比較寄存器的值，以數組的形式存儲起來，在中斷程序中直接調用數組。

　　圖7主程序流程圖

　　3實驗結果與分析

　　3.1整流模塊實際電路運行波形圖

　　將經過380 V -18 V三相變壓器的電壓送入到三相橋式整流電路的輸入端，經過濾波器濾波后，測得整流的電壓如圖8所示。

　　圖8整流電路波形圖

　　由圖8可得，電壓為直流，每個小格是10 V，這樣電壓值大約為24 V.由于本設計中使用的三相變壓器是380 V-18 V，即變頻電源的整流輸入端交流電的線電壓有效值為18 V，所以其相電壓有效值為18/√3 =10.4 V，根據式(2)計算，理論上整流之后電壓值應為24 V.由此可得，本實驗電路運行結果與理論值一致。

　　3.2逆變模塊實際電路運行波形圖

　　根據上面的硬件設計和軟件設計，將編好的程序下載到DSP里運行，產生出六路SPWM波后送入到變頻電源的兩級三極管隔離放大電路的輸入端，經過放大之后送到驅動IR2130的輸入端;從IR2130出來之后驅動三相橋式逆變電路，經過三相橋式逆變電路和LC濾波器之后，三相負載的相電壓波形圖如圖9所示。

　　由圖9可得，三相電壓均為交流電，相位依次相差120°，每個小格是10 V，這樣負載相電壓幅值大約為9.6 V.根據式(2)，當調制度為0.8，直流電壓為24 V時，逆變之后線電壓應為16.6 V，即負載相電壓應為16.6/√3 =9.6 V.所得結果與理論值一致。此外，由圖9還可得三相交流電壓周期大約為0.017 s，即頻率為60 Hz，這與程序里設置的值一致。

　　圖9變頻電源三相負載相電壓波形圖

　　4結語

　　本文主要對變頻調壓電源的硬件進行了詳細的介紹，在變頻電源的硬件方面，研究了變頻電源的結構組成，對變頻電源的各個模塊進行了詳細分析，并對各個模塊參數的選擇給出了詳細的計算過程;同時給出了系統的軟件流程以及SPWM的生成方法;最后將實驗結果與自行設置的值進行對比，基本保持一致。由于時間有限，系統還存在許多不足的地方，有待改善，例如變頻電源系統沒有反饋，其輸出的電壓幅值和頻率大小是由軟件編程來控制的，即是人為控制的。因此，在后續的研究中可搭建一個帶有反饋的變頻電源系統，根據輸出的電壓和頻率自動調整逆變模塊SPWM波的參數，以使輸出的電壓和頻率穩定。