SVPWM的通俗講解

1、恩搞SVPWM的目的呢.其實(shí)就是想讓電機(jī)平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)，這次主要說說三相同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）的SVPWM控制吧（三相電機(jī)結(jié)構(gòu)還請各位自行g(shù)oogle.）。PMSM定子的三個(gè)繞組嘛，其實(shí)可以看做三個(gè)電磁鐵，而且它們的方向互相成120角，而它們產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度呢.又是和通過它們的電流成正比的，也就是說，我們可以分別控制三個(gè)繞組的電流，來分別控制三個(gè)電磁鐵的磁場強(qiáng)度，進(jìn)而在電動(dòng)機(jī)內(nèi)疊加出一個(gè)磁場矢量。PMSM的轉(zhuǎn)子我們可以看做一個(gè)簡單的永磁體，而上面那個(gè)磁場矢量可以看做另一個(gè)磁鐵，所以，三相同步電機(jī)的原理通俗的講呢就是兩個(gè)條形磁鐵摞一塊，轉(zhuǎn)動(dòng)上面那個(gè)，下面的也跟著轉(zhuǎn)而為了能讓電機(jī)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)，我們希望電機(jī)

2、的定子磁場矢量能以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，并且保持磁場強(qiáng)度大小不變。前面說到，磁場強(qiáng)度是和繞組電流成正比的，所以呢，我們需要一個(gè)在空間中勻速旋轉(zhuǎn)并且大小不變的電流矢量（電流矢量是個(gè)比較抽象的概念，其實(shí)它是由三相繞組的三個(gè)電流疊加起來的，稍后會(huì)詳解）。假設(shè)某一時(shí)刻，這個(gè)電流矢量是這么個(gè)情況：其中坐標(biāo)系中軸與電機(jī)的A相繞組的方向一致，軸與軸成90角那么經(jīng)過一段很小的時(shí)間t之后，這個(gè)電流矢量又旋轉(zhuǎn)了一點(diǎn)點(diǎn)：由向量的加法運(yùn)算可知，為了讓電流矢量實(shí)現(xiàn)這個(gè)旋轉(zhuǎn)，我們需要在這個(gè)t中給它施加一個(gè)I：如果我們忽略電動(dòng)機(jī)繞組的內(nèi)阻的話，電動(dòng)機(jī)其實(shí)可以近似為一個(gè)感性的負(fù)載，那么對于一個(gè)電感，如果給它加上恒定的電壓，他的電流

3、會(huì)隨著時(shí)間線性增長，所以，為了能給電動(dòng)機(jī)施加這個(gè)I，我們只需要用一個(gè)和I方向相同的電壓矢量，再作用t的時(shí)間，就OK啦。恩，接下來的一個(gè)t也是差不多這么個(gè)情況，有點(diǎn)不同的是I的方向也轉(zhuǎn)了一點(diǎn)點(diǎn)。隨著一個(gè)一個(gè)t轉(zhuǎn)下去，電流矢量會(huì)轉(zhuǎn)上一整圈（懶得畫圖了.），然后.I也就會(huì)轉(zhuǎn)上一整圈。當(dāng)我們把t取的足夠小的時(shí)候，三角形I也就進(jìn)化成為一個(gè)在空間中勻速旋轉(zhuǎn)的矢量。由此可見，我們只要給PMSM施加一個(gè)大小不變，勻速旋轉(zhuǎn)的電壓矢量，就可以在PMSM內(nèi)部形成一個(gè)大小不變，勻速旋轉(zhuǎn)的電流矢量，繼而再形成一個(gè)大小不變，勻速旋轉(zhuǎn)的磁場矢量（相信很多人已經(jīng)有點(diǎn)暈了其實(shí)我也暈.）接下來的問題就是怎么通過控制三相繞組上的電

4、壓，才能疊加出我們想要的電壓矢量呢？首先呢，先來一張三相全橋的電路圖：恩，如果我們讓一個(gè)橋臂輸出高壓，另兩個(gè)橋臂輸出0，那么我們可以得到三個(gè)互成120角的電壓矢量：如果讓兩個(gè)橋臂輸出高壓，另一個(gè)輸出0，那么我們又可以得到三個(gè)電壓矢量，相當(dāng)于兩個(gè)基本電壓矢量的疊加：如果三個(gè)橋臂同時(shí)輸出0或高壓，PMSM的相電壓為0，所以我們又得到兩個(gè)零矢量?？梢钥闯觯藘蓚€(gè)零向量外的六個(gè)矢量把整個(gè)平面分成了6個(gè)扇區(qū)，在任意時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)的電壓矢量肯定會(huì)落在某一個(gè)扇區(qū)里。我們給這幾個(gè)扇區(qū)編一下號：其中U0 U2 U4這三個(gè)向量稱為主向量，U1,U3,U5稱為輔向量。易知U0-U5的幅度都相同，均為三相全橋的直流供電

5、電壓，設(shè)這個(gè)電壓為Udc。SVPWM的基本實(shí)現(xiàn)方法呢，就是在一個(gè)PWM周期內(nèi)。調(diào)節(jié)一個(gè)扇區(qū)兩邊的兩個(gè)電壓矢量和兩個(gè)零矢量的作用時(shí)間，根據(jù)平均值等效原理，來合成出我們想要的電壓矢量。假設(shè)我們想要的電壓矢量正好落在第一扇區(qū)里面，那么大致情況就是這樣滴：恩，設(shè)一個(gè)PWM周期為T，主向量U0作用時(shí)間為T1，輔向量U1作用時(shí)間為T2，零向量作用時(shí)間為T0，那么有T=T0+T1+T2由向量的疊加與分解可知，我們要輸出的Uout在兩個(gè)坐標(biāo)軸上的分量分別等于主向量輔向量經(jīng)過平均值等效后的兩個(gè)向量在兩個(gè)坐標(biāo)軸上的分量之和好吧我承認(rèn)我語文不好.那么就有如下關(guān)系Uout * COS =（T1/T）Udc+（T2/T

6、）Udc * COS 60Uout * SIN =（T2/T）Udc * SIN 60T0 = T-T1-T2令U=Uout * COS U=Uout * SIN解得T0=（1-U/Udc -U/3*Udc）TT1=（U/Udc U/3*dc）TT2=2*U*T/3*Udc再令X=U*T/Udc Y=U*T/3*Udc就有T0=T-X-YT1=X-YT2=2*Y設(shè)A B C三相全橋三個(gè)橋臂的占空比分別為D1 D2 D3，那么輸出U1只需要A相橋臂輸出高壓其他兩個(gè)橋臂輸出0就行，U2需要A B兩個(gè)橋臂輸出高壓，C相輸出0，零向量可以讓三個(gè)橋臂同時(shí)輸出高壓或0，一般情況下我們讓兩個(gè)零向量的作用時(shí)間

7、相同，那么就有D1=(T0/2 + T1 + T2)/T=（1+X+Y）/2D2=(T0/2 + T2）/T=(1-X+3Y)/2D3=T0/2*T=（1-X-Y）/2恩，第一個(gè)扇區(qū)的推導(dǎo)就是這樣，后面的五個(gè)扇區(qū)的推導(dǎo)過程類似，實(shí)在不想挨個(gè)把五個(gè)扇區(qū)的詳細(xì)推導(dǎo)都打上來了.太多了，接下來就把結(jié)果寫上來吧第二個(gè)扇區(qū)：D1=1/2 +XD2=1/2 +YD3=1/2 Y第三個(gè)扇區(qū)D1=(1+X-Y)/2D2=(1-X+Y)/2D3=(1-X-3*Y)/2第四個(gè)扇區(qū)D1=(1+X+Y)/2D2= (1-X+3Y)/2D3=(1-X-Y)/2第五個(gè)扇區(qū)：D1=1/2 +XD2=1/2 +YD3=1/2

8、Y第六個(gè)扇區(qū)D1=(1+X-Y)/2D2=(1-X+Y)/2D3=(1-X-3*Y)/2其實(shí)我們可以發(fā)現(xiàn)，第一第四扇區(qū)、第二第五扇區(qū)還有第三第六扇區(qū)的占空比都是相同的，有了這些占空比，我們就可以很方便的寫出SVPWM程序了最后附上C演示程序#include #include #define PI 3.141592653#define SQRT_3 1.732051#define DEPTH 256 /*數(shù)據(jù)深度，即存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)*/#define WIDTH 8 /*存儲(chǔ)單元的寬度*/void svpwm(void);unsigned int Sampling = 256;unsigned c

9、har CCR1, CCR2, CCR3;double x,y;double PI2;double cosa;double buffer6;double Vdc = 100;double Vo = SQRT_3*Vdc/2;int i;int s1,s2,s3,s4,s5;void init(void) PI2 = PI * 2 / Sampling; s1 = Sampling/6; s2 = Sampling/3; s3 = Sampling/2; s4 = 2*Sampling/3; s5 = 5*Sampling/6; cosa = 2*cos(PI2); buffer0 = -sin

10、(PI2) *(Vo / Vdc) /(2* SQRT_3); buffer1 = 0; buffer2 = 0; buffer3 = cos(PI2) * (Vo / Vdc)/2; buffer4 = Vo / (Vdc*2); buffer5 = Vo / (Vdc*2);int main(void) init( ); for (i = 0; i Sampling; i+) svpwm( ); printf(%d %d %d %d n, i,CCR1,CCR2,CCR3); while(1);void svpwm(void) x = buffer5; y = buffer2; buffe

11、r2 = cosa * buffer1 - buffer0; buffer5 = cosa * buffer4 - buffer3; buffer0 = buffer1; buffer1 = buffer2; buffer3 = buffer4; buffer4 = buffer5; if (i = s1) /判斷扇區(qū)，計(jì)算占空比 CCR1 = (0.5 + x + y)*256+256; CCR2 = (0.5 - x + 3*y)*256+256; CCR3 = (0.5 - x - y)*256+256; else if (i = s2) CCR1 = (0.5 + 2*x)*256+256; CCR2 = (0.5 + 2*y)*256+256; CCR3 = (0.5 - 2*y)*256+256; else if (i = s3) CCR1 = (0.5 + x - y)*256+256; CCR2 = (0.5 - x + y)*256+256; CCR3 = (0.5 - x - 3*y)*256+256; else if (i = s4) CCR1 = (0.5 + x + y)*256+256; CCR2 = (0.5 - x + 3*y)*256+256; CCR3 = (0.5 - x - y)*256+256; else if (i