《基于软件开关模式的SVPWM技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于软件开关模式的SVPWM技术（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于软件开关模式的SVPWM技术摘 要电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)调速方式因具有比其他脉宽调制调速方式更优异的性能而得到了广泛应用。本文首先对脉宽调制技术进行了概述，结果得出在众多的脉宽调制技术中,SVPWM是一种优化的PWM技术。本文对SVPWM技术进行了深入的研究。首先重点分析了SVPWM控制技术的基本工作原理和SVPWM技术的实现步骤。为了减小开关损耗,提高控制器的效率,通过适当选择零矢量使用方式,使得在一个采样周期内的开关动作减少为6次,从而在同样的载波频率下,将开关频率减小了25%,开关损耗大大降低。其次引入了数字信号处理器，重点介绍了TMS320F2407A芯片，提出了基于T
2、MS320F2407A（DSP）软件决定切换模式的SVPWM控制方法,并进行了软件设计。最后通过实验以证明这种方法的有效性，实验结果表明软件决定开关模式在感应电动机控制中可以减少谐波、降低损耗、降低电流波形畸变。关键词：SVPWM，软件开关模式，DSP，交流感应电机SVPWM of software determined Switching Pattern based on DSPABSTRACTVoltage space vector PWM which control mode is better than for other PWM control mode is more superi
3、or performance and widely used. This text firstly summarizes the pulse width modulation technique. The result shows that Voltage space vector PWM technology is a kind of optimization technology of PWM. This text studies the voltage space vector PWM technology. Firstly the text analyses SVPWM control
4、 technology of basic working principle and realization of SVPWM steps. In order to reduce the loss of the controller, improving switch efficiency, this paper chooses the proper way by using zero vectors in a sampling period for the switching. Therefore it reduces 6 times in the same carrier frequenc
5、y and decreases the switching frequency to 25%.So the switch loss is reduced greatly. Secondly the text introduces the digital signal processor. This paper pays more attention to the TMS320F2407A chip. This paper proposes a TMS320F2407A (DSP) software decided to switch mode of SVPWM control method a
6、nd the software design. The experimental results show that the effectiveness of this method is proved. The switch mode which is decided by Software in the induction motor control can reduce the harmonic, loss and the lower harmonic current waveform distortion.KEY WORDS: SVPWM，Software Determined Swi
7、tching Pattern，DSP，Introduction ACIII目录前言1第1章 脉宽调制技术21.1 脉宽调制技术基本原理21.2 脉宽调制技术分类21.2.1 正弦波脉宽调制技术21.2.2 消除指定次数谐波的脉宽调制技术31.2.3 电流滞环跟踪的脉宽控制技术31.2.4 电压空间矢量脉宽调制技术4第2章 SVPWM控制技术52.1 SVPWM控制技术概述52.1.1 电压空间矢量脉宽调制的定义52.1.2 电压空间矢量脉宽调制的相互关系52.1.3 电压与磁链空间矢量的关系62.1.4 空间电压矢量分布72.1.5 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场82.2 SVPWM基
8、本控制原理92.3 SVPWM的实现步骤10第3章DSP控制器简介153.1 DSP控制器的发展及特点153.2 TMS320LF2407A芯片简介163.2.1 TMS320LF2407A的结构介绍163.2.2 TMS320LF2407A DSP输出PWM波形方法16第4章 基于DSP控制器SVPWM的软件实现184.1 SVPWM软件方法的开关模式184.2 软件方法开关模式的软件设计20第5章 实验结果分析22结论23谢 辞24参考文献25附录26外文资料翻译38前言近年来用于感应电机控制的空间矢量理论被引入到逆变器及其控制中，形成和发展了SVPWM 控制思想。其原理就是利用逆变器各桥
9、臂开关控制信号的不同组合, 使逆变器的输出电压空间矢量的运行轨迹尽可能接近圆形。SVPWM 同时控制三相电流的状态,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的。不仅使得电机脉动降低, 电流波形畸变减小,能够提高功率因数，降低损耗，而且与常规正弦脉宽调制SPWM技术相比,直流电压利用率有很大提高,并更易于数字化实现。随着微机控制技术的发展，微控制器的实时处理能力和运算能力不断增强，使得数字化PWM有了更为广阔的应用前景。TMS320LF2407DSP控制器是TI公司专门为交流电机控制而推出的数字信号处理器，它包括一个定点的DSP芯核和专用的外围控制电路，事件管理器模块有专门为实现空间向量PWM而
10、设计的控制电路【11】。更易于交流感应电机的全数字化实现。脉宽调制(PWM)技术的不断发展和应用，优化了用于各类交流调速系统的变频装置的性能【1】。SVPWM调制技术以其独特的矢量调制方式。把电动机与PWM逆变器看作一体。以三相对称正弦电压供电时交流电动机中的理想磁链圆为基准。利用逆变器不同的开关模式所产生的磁链有效矢量来逼近基准圆，即用多边形来近似逼近圆形。与经典的SPWM控制相比，SVPWM控制的物理意义直观，数学模型简单，便于计算机实时控制并且具有转矩脉动小，噪声低，控制简单，损耗较小，直流电压利用率高等优点。目前无论在开环调速系统或闭环调速系统中都得到了广泛应用。第1章 脉宽调制技术1
11、.1 脉宽调制技术基本原理以正弦波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrier wave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulation wave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。图1-1 PWM调制原理1.2 脉宽调制技术分类1.2.1 正弦波脉宽调制技术以正弦波作为逆变器输出的期望波形，比频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，
12、从而获得正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidal pulse width modulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。 1.2.2 消除指定次数谐波的脉宽调制技术脉宽调制（PWM）的目的是使变压变频器输出的电压波形尽量接近正弦波，减少谐波，以满足交流电机的需要。要达到这一目的，除了上述采用正弦波调制三角波的方法以外，还可以采用直接计算的下图中各脉冲起始与终了相位， ，的方法，以消除指定
13、次数的谐波，构成近似正弦的PWM波形（Selected Harmonics Elimination PWMSHEPWM）。图1-2特定谐波消去法的输出PWM波形1.2.3 电流滞环跟踪的脉宽控制技术应用PWM控制技术的变压变频器一般都是电压源型的，它可以按需要方便地控制其输出电压，上面所述的PWM控制技术都是以输出电压近似正弦波为目标的。但是，在电流电机中，实际需要保证的应该是正弦波电流，因为在交流电机绕组中只有通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值，不含脉动分量。因此，若能对电流实行闭环控制，以保证其正弦波形，显然将比电压开环控制能够获得更好的性能。 常用的一种电流闭环控制方法是
14、电流滞环跟踪 PWM（Current Hysteresis Band PWM CHBPWM）控制，具有电流滞环跟踪 PWM 控制的 PWM 变压变频器的A相控制原理图示于图1-3。图1-3电流滞环跟踪控制的A相原理图图中，电流控制器是带滞环的比较器，环宽为2h。将给定电流与输出电流进行比较，电流偏差 D超过h时，经滞环控制器HBC控制逆变器 A相上（或下）桥臂的功率器件动作。B、C 二相的原理图均与此相同。1.2.4 电压空间矢量脉宽调制技术经典的SPWM控制主要着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未顾及输出电流的波形。而电流滞环跟踪控制则直接控制输出电流，使之在正弦波附近变化，这就
15、比只要求正弦电压前进了一步。然而交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。如果对准这一目标，把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其效果应该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制”，又因为磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量PWM（SVPWM，Space Vector PWM）控制”。洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章 SVPWM控制技术2.1 SVPWM控制技术概述2.1.1 电压空间矢量脉宽调制的定义 图 2-1 电压空间矢量交流电动机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，分析时常用时间相量来表示，但如果考虑到它们所在绕组的空间位置，也可以如图2-1所示，定义为空间矢量， ， 。 2.1.2 电压空间矢量脉宽调制的相互关系(1) 定子电压空间矢量：、的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时间按正弦规律脉动，时间相位互相错开的角度也是120。(2) 合成空间矢量：由三相定子电压空间矢量相加合成的空间矢量 us
