SVPWM算法原理 - 基于TMS320C2812的SVPWM算法的S-Function仿真實現(xiàn)

　　空間矢量調制(SVPWM)技術即是將3個互為120°的電壓矢量投影到兩相靜止坐標系中，通過三相逆變器開關組合，合成一個空間電壓矢量的方法。

　　三相逆變器電路如圖1所示，用Sa、Sb和Sc分別表示三組開關的通斷狀態(tài)。采用180°導通方式，“1”表示上橋臂導通，“0”表示下橋臂導通。這樣就形成了8種開關組合狀態(tài)，分別是100、110、010、011、001、101、111、000。

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　　每個開關序列對應一個基準電壓矢量，按空間位置排列正好形成了一個六邊形。其中，有6個有效電壓空間矢量(V1～V6)和2個零矢量(V7、V8)，選用對稱的空間矢量調制序列以消除偶次諧波。具體開關狀態(tài)Sa、Sb、Sc與電壓矢量在兩相靜止坐標系中的關系以及各扇區(qū)和開關序列圖如圖2所示。

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　　無論電壓矢量落在哪個扇區(qū)，都可以用相鄰的兩個有效電壓矢量和零矢量對其合成。這里以扇區(qū)3為例，Vref=Vα+jVβ，Vx、Vy代表相鄰電壓矢量(即V1、V2)。Tpwm是開關周期，To、Tx、Ty分別是零矢量、Vx、Vy的作用時間。當開關周期遠小于信號周期時，在一個開關周期中可以認為電壓矢量是不變的，即：

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　　為了保證波形對稱，把每個狀態(tài)的作用時間一分為二，正如圖2中的開關序列圖所示，這樣既能控制電壓輸出的大小，又能消除偶次諧波。

　　將每個扇區(qū)中各電壓矢量作用時間都計算出來，按照圖2所示的對稱序列分別分配給3個開關序列Sa、Sb、Sc，并轉換為TMS320F2812三個比較寄存器的比較值，便可輸出脈寬不同的脈沖波且基頻是互為120°的正弦波。

　　2.2 移植SVPWM工程為S-Function函數(shù)

　　根據(jù)上述原理在CCS中建立了一個基于TMS320F2812的SVPWM算法工程，包含對DSP進行系統(tǒng)初始化，并初始化所需外設，如EVA、GPIO、PIE等?；舅惴ù嬗贒SP28_svpwm.c文件中。具體功能配置可以參考相關書籍，篇幅所限，這里不再累述。DSP在每個上溢中斷或下溢中斷時調用SVPWM算法進行扇區(qū)判斷、作用時間計算及比較值的確定，然后將比較值賦給EVA的3個比較值寄存器。通過與EVA的雙向計數(shù)器進行比較，產生3路占空比不同的脈沖波，通過GPIO_A口的PWM1、PWM3、PWM5輸出，并且DSP會自動將這3路信號進行反向，通過另外3個GFIO_A口(PWM2、PWM4、PWM6)輸出。

　　在MATLAB中打開之前，由模板另外存為svpwm.c文件。該文件主要用于實現(xiàn)對CCS程序的接口移植。函數(shù)都是在其他C文件中編寫的，所以在本文件的開頭包含所用到的頭文件和C文件，并且將所用的頭文件和C文件都與建立的模型放在同一目錄下。這也是該種鏈接方法的關鍵和精髓，仿真完成后可以不需要改動CCS程序便可直接在CCS中編譯使用。

　　3 仿真模型與仿真結果

　　在MATLAB/Simulink中搭建一個理想的三相全橋逆變器系統(tǒng)，用以驗證SVPWM算法的正確性。模型如圖3所示，其中SVPWM模塊被封裝成了一個子系統(tǒng)，以便系統(tǒng)進行管理和擴展。對三相電壓進行采樣，將得到的值送入SVPWM子系統(tǒng)中進行處理。

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　　這里需要將三相電壓Va、Vb、Vc進行坐標系變換，變?yōu)閮上囔o止坐標系中的電壓Vα、Vβ，作為S-Function的輸入參數(shù)。坐標變換也用一個子系統(tǒng)完成，如圖4所示。在該子系統(tǒng)中調用C-MEX編寫的S-Function進行比較值的計算，并通過produce PWM輸出波形。

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