实时SVPWM算法的实现与优化

时间：2023-07-01 理论教育版权反馈

【摘要】：图2-22 对称调制模式的实时计算系统若采用先进的DSP芯片于此种模式，其算法信号流程如图2-23a所示。例如DSP采用TMS320F240芯片，在TMS320F240中，有3个全比较单元，利用它可生成6路PWM波形。根据图2-23，图2-24所示为供参考的中断子程序流程图，采用该芯片每周期只发生一次定时器中断，实时性好，大大简化了程序编写过程。图2-23 用DSP实施SVPWM算法信号流程上述过程要经过仿真检验结果。若给定为ud*和uq*，则如图2-23所示算法求得扇区。

实时SVPWM算法的实现与优化

在调速系统中，输出电压矢量与起始电压矢量的夹角，常可从电动机测速仪器测出的角度算出，在实际操作时，首先根据输出电压矢量的角度判断出它所处在扇区，然后求出它相对于扇区起始矢量方向的角度θ，对应的电压矢量，最后按式（2-9）～式（2-11）计算所需的控制量（如工作时间）等，输出三相开关信号，使逆变器接通三相交流。

图2-22所示为对称调制模式的实时计算系统，图2-22a为矢量图，图中α轴及6个基本电压矢量是固定不动的，M及输出电流矢量i、输出电压矢量u_ref（即上面所述的u_out）是以ω₁的转速在同步旋转。设此时旋转到大于120°的区域时的扇区Ⅲ，图2-22b是运算框图，把位置检测器测得的角度θ^*，除以60°得到的商加1为扇区号K，再用框内公式计算θ，u_ref和θ经矢量分解，得出组成的两个电压矢量u_refx、u_refy（即等同于前文所述的u_x、u_y）再按式（2-9）和式（2-11）算出各矢量的时间t_x、t_y，t₀（M=2/3，当矢量线速度恒定，取u_x=u_y=U_d），加上区域号K，查出输出的开关函数，最后按顺序把各开关函数定时依次输出。

图2-22 对称调制模式的实时计算系统

若采用先进的DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）芯片于此种模式，其算法信号流程如图2-23a所示。采样获得同步转速旋转dq坐标系上的电压矢量分量u_d^*和u_q^*，经坐标系变换（坐标变换见下章），得到u^*（即u_ref）和相位角θ^*，θ^*与θ_e′（θ_e′为d轴与α轴的夹角，为对ω^*积分获得，处于不断增加中）相加，得到了θ_e角（见图2-23b）。如果瞬时相电压作为给定值直接给出，u^*和θ_e就可以直接得到。有了u_ref就可以计算调制系数M，有了θ_e就可以按图2-22判断扇区（即用θ_e除以60°取整加1），并计算出θ，从而可以得到相邻两个基本矢量u_x和u_y，进而计算t_x、t_y、t₀，而后送到定时器定时输出。

用于SVPWM技术的DSP芯片有ADMC331、TMS320F240等，SVPWM的输出利用软件来构造。例如DSP采用TMS320F240芯片，在TMS320F240中，有3个全比较单元，利用它可生成6路PWM波形。它包括1个计数寄存器和3个比较寄存器，3个比较寄存器分别为CMPR1、CMPR2和CMPR3。这里采用计数器连续递增递减方式，当计数器在0到计数周期这段增计数周期内，计数器的值与比较寄存器的值相等时，输出电平发生一次跳变；在计数器达到计数周期时，计数器将开始减计数，当计数器再次与比较寄存器相等时，输出电平将再次跳变，这样通过改变比较寄存器的值，就可以得到不同占空比的PWM信号。

当编写程序时，将三相开关时间分别写入比较寄存器，设高电平有效，将1写入CMPR1，将（t₀+t₁）写入CMPR2，将（t₂+t₇/2）写入CMPR3，即可输出相应的波形。根据图2-23，图2-24所示为供参考的中断子程序流程图，采用该芯片每周期只发生一次定时器中断，实时性好，大大简化了程序编写过程。