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1、来源:凌阳单片机推广中心 作者:牟联树 用单片机实现SVPWM合成前言 随着计算机技术和电力电子技术的发展,变频驱动技术凭借其优异的性能,在当今交流调速领域的应用越来越广。 变频驱动主要使用的驱动波形主要有SPWM和SVPWM两种。SPWM原理简单、实现容易,是现在使用最广的一种变频驱动波形。但其有一个致命的弱点是其电源利用率不高（只有86%）、谐波成分大。因此,在新近开发的产品中其应用逐渐被性能优异的SVPWM所取代。SVPWM是一种电压利用率、低谐波成分的变频驱动波形,还有开关次数少、功率管功耗小等特点。同时,SVPWM还能很好的结合矢量控制算
2、法、以最大限度的发挥设备的性能。因此被越来越多的变频设备所采用。 芯片简介 SPMC75系列MCU是凌阳科技公司设计开发的高性能16位通用MCU,具有很强的抗干扰能力、丰富易用的资源以及优良的结构,特别是增强的定时计数器和PWM输出功能。 SPMC75系列MCU使用凌阳u’nSP内核,u’nSP内核是一种高效的16位CISC内核。支持乘法、乘法累加、32/16位除法、FIR等高性能运算;支持两种中断模式。可以方便的产生SPWM波、空间电压向量PWM（SVPWM
3、）等各种电机驱动波形。 除了拥有高性能的CPU外,SPMC75系列MCU还集成了多种功能模块：多功能I/O口、同步和异步串行口、高性能ADC、普通的定时计数器、多功能的捕获比较模块、BLDC电机驱动专用位置侦测接口、两相增量编码器接口、能产生各种电机驱动波形的PWM发生器等。同时,SPMC75系列单片机内部集成了32KWords的Flash和2KWords的SRAM。 利用这些硬设支持,SPMC75系列单片机可以完成诸如家用电变频驱动、标准的工业变频驱动器、多环的伺服驱动系统等复杂应用。
4、 SVPWM合成原理 如图1-1所示的三相逆变桥中六个开关管有8种允许的开关组合,其中有6种有效的开关组合,称为非零基本空间电压矢量;有2种为无效开关状态,称为零空间电压矢量。当逆变器单独输出六种基本电压空间矢量时,电动机的定子磁链矢量的矢端的运动轨迹是一个正六边形,如图1-2所示。 显然,按照这样的供电方式只能形成正六边形的旋转磁场,而不是我们希望的圆形旋转磁场。 怎样获得圆形旋转磁场？一个思路是,如果在定子里形成的旋转磁场不是正六边形,而是正多边形,我们就可以得到近似的圆形旋转磁场。显然,正多边形的边数越多,
5、近似的程度就越多。但是非零的基本电压空间矢量只有六个,如果相获得尽可能多的多边形旋转磁场,就必须有更多的逆变器开关状态。下面介绍这种线性时间组合方法。 在图1-3中和代表相邻的两个基本电压空间矢量;是输出的参考相电压矢量,其幅值代表相电压的幅值,其旋转角速度就是输出正弦电压的角频率。可以由和线性时间组合来合成,它等于倍的和倍的的矢量和。其中分别是和作用的时间;是作用的时间。 按照这种方式,在下一个期间,仍然用和的线性时间组合,但作用的时间t1''和t2''与上一次的不同,它们必须保证所合成的新的电压空间矢量''与原来的电压空间矢量的幅值相等。
6、 如此下去,在每一个期间,都改变相邻的基本矢量的时间,并保证合成的电压空间矢量的幅值都相等,因此,在取足够小时,电压空间矢量的轨迹是一个近似圆形的正多边形。 开关时间的计算 如上面所述,线性时间组合的电压空间矢量是倍的和倍的的矢量和,即： 式中,可以事先选定;可以由U/F曲线确定;可以由输出正弦电压的角频率w和的乘积确定。因此,当已知两相相邻的基本电压空间矢量和后,就可以根据（式1-13）来确定。 还有另一种确定的方法。当、和投影到平面直角坐标系dq中时,（式1-10）可以写成：当已知逆阵和在平面直角坐标系dq中的投影后,就可
7、以确定。 当逆变器单独输出零矢量O000和O111时,电动机的定子磁链矢量是不动的。根据这个特点,在期间插入零矢量t0,使： 通过这样方法,可以调整角频率w,从而达到变频的目的。添加零矢量是遵循使功率开关管的开关次数最少的原则来选择O000或O111。为了使磁链的运动速度平滑,零矢量一般都不是集中地加入,而是将零矢量平均分成几份,多点地插入到磁链轨迹中,但作用的时间和仍为,这样可以减少电动机转矩的脉动。 经上述合成方法,最终将得到如图1-5所示的七段式电压空间矢量PWM波形。点击看原图 SVPWM在
