由DSP芯片生成电压空间矢量脉宽调制波

liyf

  
         
   







摘　要：叙述了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本原理，介绍了数字信号处理器（DSP）TMS320F240生成SVPWM的两种方法。这种芯片的优异性能可以实时完成SVPWM控制算法，且速度快，精度高，方便变频器的设计。
关键词：电压空间矢量法；脉宽调制；数字信号处理器
1　引　言
　　在电气传动中，广泛应用脉宽调制（PWM－Pulse Width Modulation）控制技术。随着电气传动系统对其控制性能的要求不断提高，人们对PWM控制技术展开了深入研究：从最初追求电压波形正弦，到电流波形正弦，再到磁通的正弦，PWM控制技术不断创新和完善。本文所采用的电压空间矢量（SVPWM－Space Vector PWM）就是一种优化的PWM方法，能明显减小逆变器输出电流的谐波成分和电机的谐波损耗，降低脉动转矩，由于其控制简单，数字化实现方便，目前已有替代传统SPWM（SinusoidalPWM）的趋势。微机技术的不断发展使得数字化PWM有了实现的可能和广阔的应用前景。本文采用美国德州仪器（TI）公司专为电机控制而推出的数字信号处理器（DPS）TMS320C24x系列中的TMS320F240实现SVPWM变频调速〔1，2〕。本文介绍由TMS320F240实现SVPWM的两种方法。一种用TMS320F240的常规比较功能实现。称为SWSVPWM（软件SVPWM）；另一种用TMS320F240固有的生成SVPWM的硬件电路实现，称为HWSVWM（硬件SVPWM）〔3〕。
2　SVPWM的基本原理及特点
　　电压空间矢量法（SVPWM，称磁通正弦PWM）是从电动机的角度出发，着眼于使电机获得幅值恒定的圆形磁场，即正弦磁通。它以三相对称正弦波电压供电时交流电动机的理想圆形磁通轨迹为基准，用逆变器不同的开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通圆，从而达到较高的控制性能。三相电压源型逆变桥的上桥臂和下桥臂开关状态互补，故可用3个上桥臂的功率器件的开关状态描述逆变器的工作状态，记功率器件开通状态为“1”，关断状态为“0”，则上桥臂的开关状态有8种组合，可用矢量［a，b，c］t表示，分别为［0 0 0］t，［0 0 1］t，…，［1 1 1］t。



得到相电压矢量后，再应用电机统一理论和abc－dq坐标转换：



可以将abc坐标的8种开关状态矢量转换为dq坐标的8种电压矢量，分别记为U0，U60，U120，U180，U240，U300，U000，U111，称为基本电压空间矢量，其中U000，U111为零矢量，如图1所示。



SVPWM控制技术的目标就是要通过控制开关状态组合，将空间电压矢量Uout控制为按设定的参数作圆形旋转。在某个时刻，Uout旋转在某个区域中，可由组成这个区域的两个非零矢量Ux和

分别按对应的作用时间T1、T2组合得到所要求的Uout输出。从一个空间电压矢量旋转到另一个矢量的过程中，应当遵循功率器件的开关状态变化最小的原则，即应当只有一个功率器件的开关状态发生变化。基于这一原则，可以选定各基本空间电压矢量之间的旋转方向，先作用的Ux被称为主矢量，后作用的

被称为辅矢量。于是Uout可以表示为





740)this.width=740" border=undefined>


740)this.width=740" border=undefined>


740)this.width=740" border=undefined>


740)this.width=740" border=undefined>


740)this.width=740" border=undefined>
         
          [/td]
        [/tr]