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1、DSP9-DSP9-应用系用系统( (一一) )、 F28335 F28335最小系统设计最小系统设计2024/9/53一、一、F28335F28335芯片芯片F28335F28335的最小的最小系统主要包括：系统主要包括：F28335F28335芯片、芯片、电源电路、复电源电路、复位电路、时钟位电路、时钟电路和电路和JTAGJTAG接接口电路口电路。2024/9/54二、电源芯片二、电源芯片电源芯片电源芯片TPS54386PWPTPS54386PWP产生出的产生出的3.3V3.3V和和1.8V1.8V双电压输出供电。双电压输出供电。2024/9/55三、复位电路三、复位电路采用看门狗故障监测
2、芯片采用看门狗故障监测芯片STM706SM6FSTM706SM6F构成复位电路。构成复位电路。2024/9/56四、时钟电路四、时钟电路采用采用30MHz30MHz有源晶振有源晶振构成时钟电路。构成时钟电路。2024/9/57五、五、JTAGJTAG接口电路接口电路标准的标准的JTAGJTAG接口电路如下所示。接口电路如下所示。2024/9/58六、其他六、其他 可根据实际功能需要扩展各种应用电路，如可根据实际功能需要扩展各种应用电路，如ADCADC模块模块2.048V2.048V参参考电压考电压电路如下所示。电路如下所示。2024/9/59六、其他六、其他SCISCI模块电路如下所示。模块电
3、路如下所示。2024/9/510六、其他六、其他旋转变压器解码芯片旋转变压器解码芯片参考电路如下所示。参考电路如下所示。( (二二) )、 逆变器拓扑结构及发波控制逆变器拓扑结构及发波控制一、单相半桥电路一、单相半桥电路二、单相全桥电路二、单相全桥电路三、三相桥式电路三、三相桥式电路2024/9/512一、单相半桥电路一、单相半桥电路单相半桥电路是单相半桥电路是最基本最基本的逆变电路。的逆变电路。1 1、单相半桥电路拓扑、单相半桥电路拓扑2024/9/513一、单相半桥电路一、单相半桥电路 单相半桥电路既可采用单相半桥电路既可采用单极性单极性调制调制也可采用也可采用双极性调制双极性调制。单、双
4、。单、双极性调制的根本区别在于正弦调制极性调制的根本区别在于正弦调制波在半个周期内脉冲电压为正或为波在半个周期内脉冲电压为正或为负还是在正负之间交替出现。负还是在正负之间交替出现。 单极性单极性SPWMSPWM调制，在调制波的调制，在调制波的半个周期内电压脉冲序列只在半个周期内电压脉冲序列只在正电正电压、零电压或负电压、零电压压、零电压或负电压、零电压变化。变化。2 2、单相半桥电路调制方法、单相半桥电路调制方法2024/9/514一、单相半桥电路一、单相半桥电路 单相半桥单极性单相半桥单极性SPWMSPWM控制的控制的DSPDSP寄存器初始化如下所示。寄存器初始化如下所示。2 2、单相半桥电
5、路调制方法、单相半桥电路调制方法-单极性单极性SPWMSPWM名称说 明TB设置，关于时基的周期EPwm1Regs.TBPRD = PrdCnst; /设置TB周期EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = Cnst; /CMPA初始化EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = TB_UP_DOWN; /连续增减模式Pwm1Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_DISABLE; /同步禁止EPwm1Regs.TBCTL.bit.PRDLD = TB_SHADOW; / shadow模式EPwm1Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_C
6、TR_ZERO; /过零发同步信号EPwm1Regs.TBCTL.bit.HSPCLKDIV = TB_DIV1; /时钟设置TBCLKEPwm1Regs.TBCTL.bit.CLKDIV=TB_DIV1; /SYSCLK /(HSPCLKDIV*CLKDIV)CC设置，计数器比较，产生计数器匹配信号EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWAMODE = CC_SHADOW; /shadow模式EPwm1Regs.CMPCTL.bit.SHDWBMODE = CC_SHADOW; /shadow模式EPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADAMODE = CC_CTR_ZER
7、O_PRD;/当CTR=0或者PRD时，载入CMPA shadow 寄存器的值并生效EPwm1Regs.CMPCTL.bit.LOADBMODE = CC_CTR_ZERO_PRD;/当CTR=0或者PRD时，载入CMPB shadow 寄存器的值并生效2024/9/515一、单相半桥电路一、单相半桥电路2 2、单相半桥电路调制方法、单相半桥电路调制方法-单极性单极性SPWMSPWMAQ设置，两路输出均使用CMPA作参考EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = AQ_CLEAR; /CTR=CMPA 且TBPRD正上升，则EPWMA输出低EPwm1Regs.AQCTLA.bit.C
8、AD = AQ_SET; /CTR=CMPA 且TBPRD正下降，则EPWMA输出高EPwm1Regs.AQCTLB.bit.CAU = AQ_CLEAR; /CTR=CMPA 且TBPRD正上升，EPWMA输出低 EPwm1Regs.AQCTLB.bit.CAD = AQ_SET; /CTR=CMPA 且TBPRD正下降，EPWMA输出高 EPwm1Regs.AQSFRC.bit.RLDCSF = 3; /不使用shadow 模式,立即装载EPwm1Regs.AQCSFRC.bit.CSFA = AQC_NO_ACTION; EPwm1Regs.AQCSFRC.bit.CSFB = AQC_
9、NO_ACTION; DB设置，输出波形的死区控制设置EPwm1Regs.DBCTL.bit.OUT_MODE = DB_FULL_ENABLE; /上升沿、下降沿都加入死区EPwm1Regs.DBCTL.bit.POLSEL = DB_ACTV_LOC;/EPWMAx输出低有效，EPWMBx高有效EPwm1Regs.DBRED = DeadTimeCnst; /上升沿死区设置值，这里指前边沿之间的死区时间计数值EPwm1Regs.DBFED = DeadTimeCnst; /下降沿死区设置值，这里指后边沿之间的死区时间计数值ET设置，事件触发模块EPwm1Regs.ETSEL.bit.INT
10、EN = 0; /不允许ET模块产生中断2024/9/516一、单相半桥电路一、单相半桥电路2 2、单相半桥电路调制方法、单相半桥电路调制方法单极性单极性SPWMSPWM发波程序流程发波程序流程2024/9/517一、单相半桥电路一、单相半桥电路2 2、单相半桥电路调制方法、单相半桥电路调制方法-单极性单极性SPWMSPWM发波程序流程发波程序流程 其中：寄存器其中：寄存器EPwm2Regs.CMPA.half.CMPAEPwm2Regs.CMPA.half.CMPA对应的输出引脚作为对应的输出引脚作为S S1 1的驱动；寄存器的驱动；寄存器EPwm3Regs.CMPA.half.CMPAEP
11、wm3Regs.CMPA.half.CMPA对应的输出引脚作为对应的输出引脚作为S S2 2的驱动；的驱动；S S1 1、S S2 2的驱动电平均为高的驱动电平均为高有效；有效； 分别为调制波正、负半周的分别为调制波正、负半周的PWMPWM调制系数，对应公式如调制系数，对应公式如下：下： 上述公式中，上述公式中，U UDCupDCup、U UDCdnDCdn分别为正、负半轴母线电压；分别为正、负半轴母线电压；U Uoutout为交流输出的额定电为交流输出的额定电压；压；TBPRTBPR为时钟为时钟T1T1的周期值，由于选用的是连续递增的周期值，由于选用的是连续递增/ /递减模式，则该值可以按下
12、式递减模式，则该值可以按下式计算。计算。 2024/9/518一、单相半桥电路一、单相半桥电路2 2、单相半桥电路调制方法、单相半桥电路调制方法双极性双极性SPWMSPWM 单极性单极性PWMPWM调制的输出调制的输出电压中、高次谐波分量较电压中、高次谐波分量较小；双极性调制能得到正小；双极性调制能得到正弦输出电压波形，但其代弦输出电压波形，但其代价是产生了较大的开关损价是产生了较大的开关损耗。使用耗。使用DSPDSP控制也很方便，控制也很方便，相关的寄存器设置可参考相关的寄存器设置可参考单极性调制的初始化设置。单极性调制的初始化设置。2024/9/519一、单相半桥电路一、单相半桥电路2 2
13、、单相半桥电路调制方法、单相半桥电路调制方法双极性双极性SPWMSPWM发波程序流程发波程序流程 寄存器寄存器EPwm2Regs.CMPA.half.CMPAEPwm2Regs.CMPA.half.CMPA 对应对应的输出引脚作为的输出引脚作为S1S1的驱动；寄存器的驱动；寄存器EPwm2Regs.CMPBEPwm2Regs.CMPB对应的输出引脚作为对应的输出引脚作为S S2 2的驱动；的驱动；S S1 1、S S2 2的驱动电平均为高有效；的驱动电平均为高有效；i iKpwmKpwm为调制波为调制波的的PWMPWM调制系数，对应公式如下：调制系数，对应公式如下： U UDCDC为母线电压，
14、可看做为母线电压，可看做U UDCupDCup+U+UDCdnDCdn；U Uoutout为为交流输出的额定电压；交流输出的额定电压；TBPRTBPR为时钟周期值，由为时钟周期值，由于选用的是连续递增于选用的是连续递增/ /递减模式，则该值计算递减模式，则该值计算同单极性同单极性SPWMSPWM公式（公式（9-39-3）。）。2024/9/520二、单相全桥电路二、单相全桥电路1 1、单相全桥电路拓扑、单相全桥电路拓扑 当当S S1 1、S S4 4同时导通，同时导通，U Uo o = U= Ui i/2/2；当当S S2 2、S S3 3同时导通，同时导通，U Uo o = -U = -Ui
15、 i/2/2，电压电流波形，电压电流波形与图与图9.109.10类似。与半桥结构不同的是：相同母线电压的情况下，全桥结构开关器所类似。与半桥结构不同的是：相同母线电压的情况下，全桥结构开关器所输出的电压幅值为半桥结构的一倍。输出的电压幅值为半桥结构的一倍。2024/9/521二、单相全桥电路二、单相全桥电路2 2、单相全桥电路调制方法、单相全桥电路调制方法单极性单极性SPWMSPWM 与单相半桥电路相比，四与单相半桥电路相比，四个开关器件需要引入方向控制个开关器件需要引入方向控制信号。本例中将信号。本例中将S1S1、S2S2分别作分别作为正、负半周的为正、负半周的PWMPWM调制信号，调制信号
16、，S3S3、S4S4分别作为正、负半周的分别作为正、负半周的方向导通信号，分析过程请参方向导通信号，分析过程请参见图见图9.159.15。2024/9/522二、单相全桥电路二、单相全桥电路2 2、单相全桥电路调制方法、单相全桥电路调制方法单极性单极性SPWMSPWM DSP DSP中中PWMPWM模块的初始化方式与单相半桥单极性类似，不同的是需增加模块的初始化方式与单相半桥单极性类似，不同的是需增加2 2个输个输出引脚用以驱动额外的开关器件，可参考下表所示的出引脚用以驱动额外的开关器件，可参考下表所示的DSPDSP的引脚配置表。的引脚配置表。引脚相关寄存器说 明GPIO2/EPWMEPwm2
17、Regs.CMPA.half.CMPAS1驱动，高有效GPIO4/EPWMEPwm3Regs.CMPA.half.CMPAS2驱动，高有效GPIO48/ECAP5/88/XD31GpioDataRegs.GPBCLEAR.bit.GPIO48GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO48S3驱动，高有效GPIO49/ECAP6/XD30GpioDataRegs.GPBCLEAR.bit.GPIO49GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO49S4驱动，高有效2024/9/523二、单相全桥电路二、单相全桥电路2 2、单相全桥电路调制方法、单相全桥电路调制方法双极性
18、双极性SPWMSPWM 与单相全桥单极性与单相全桥单极性相比，相比，S3S3、S4S4不再作为不再作为方向导通信号，而是与方向导通信号，而是与对角的对角的S2S2、S1S1的驱动波的驱动波形一致，如下图所示，形一致，如下图所示，PWMPWM模块的初始化方式模块的初始化方式同单相半桥。同单相半桥。2024/9/524二、单相全桥电路二、单相全桥电路2 2、单相全桥电路调制方法、单相全桥电路调制方法双极性双极性SPWMSPWM 需注意在需注意在PWMPWM模块死区设置过程中，需要考虑所选择开关器件的导通、关断时间，模块死区设置过程中，需要考虑所选择开关器件的导通、关断时间，从而将同一桥臂的死区时间
19、设置合理。从而将同一桥臂的死区时间设置合理。DSPDSP的引脚配置表可参考下表。的引脚配置表可参考下表。引脚相关寄存器说 明GPIO2 /EPWMEPwm2Regs.CMPA.half.CMPAS1驱动，高有效GPIO2 /EPWMEPwm2Regs.CMPA.half.CMPAS4驱动，高有效GPIO3/EPWM2B/ECAP5/MCLKRBEPwm2Regs.CMPBS2驱动，高有效GPIO3/EPWM2B/ECAP5/MCLKRBEPwm2Regs.CMPBS3驱动，高有效2024/9/525三、三相桥式电路三、三相桥式电路1 1、三相桥式电路拓扑、三相桥式电路拓扑 三相桥式电路是构成变
20、频器、三相桥式电路是构成变频器、UPSUPS不间断供电电源、伺服控制器等电压型逆变器，不间断供电电源、伺服控制器等电压型逆变器，以及光伏发电、风能发电、以及光伏发电、风能发电、APFAPF有源滤波器等电流型逆变器最常见的拓扑结构。有源滤波器等电流型逆变器最常见的拓扑结构。2024/9/526三、三相桥式电路三、三相桥式电路2 2、三相桥式电路调制技术、三相桥式电路调制技术-正弦脉宽调制技术（正弦脉宽调制技术（SPWMSPWM） 三相桥式电路一般有两种发波方式：三相桥式电路一般有两种发波方式：正弦脉宽调制（正弦脉宽调制（SPWMSPWM）和和空空间矢量调制（间矢量调制（SVPWMSVPWM）。）
21、。 对于对于SPWMSPWM数字控制，可将三个桥臂独立控制。为保证三相对称，数字控制，可将三个桥臂独立控制。为保证三相对称，三个载波的角度差为三个载波的角度差为120120，同样的三相，同样的三相SPWMSPWM调制必然也会存在载波和调制必然也会存在载波和调制波，按照载波与调制波的频率调整可三种方式：调制波，按照载波与调制波的频率调整可三种方式：同步调制方式同步调制方式、异异步调制方式步调制方式和和分段同步调制分段同步调制方式，一般在低频段，用异步控制，其它频方式，一般在低频段，用异步控制，其它频段，用同步控制。段，用同步控制。 2024/9/527三、三相桥式电路三、三相桥式电路 一般而言，
22、数字控制中常采用异步控一般而言，数字控制中常采用异步控制方式，为消除偶次谐波、消除输出电压的制方式，为消除偶次谐波、消除输出电压的余弦分量，载波比余弦分量，载波比m=3n m=3n (n(n取值为奇数取值为奇数) )。2024/9/528三、三相桥式电路三、三相桥式电路 由于三相控制方式需要用到由于三相控制方式需要用到6 6路路PWMPWM，根据，根据F28335F28335的的PWMPWM模块的设计特点，模块的模块的设计特点，模块的同步方式设置步骤如下所示。同步方式设置步骤如下所示。EPwm1Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_CTR_ZERO; / PWM1过零发同步
23、信号EPwm2Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_SYNC_IN;EPwm3Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_SYNC_IN;EPwm4Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_SYNC_IN;EPwm5Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_SYNC_IN;EPwm6Regs.TBCTL.bit.SYNCOSEL = TB_SYNC_IN;EPwm1Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_DISABLE; / 禁止相位同步EPwm2Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_ENABLE;EP
24、wm3Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_ENABLE;EPwm4Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_ENABLE;EPwm5Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_ENABLE;EPwm6Regs.TBCTL.bit.PHSEN = TB_ENABLE;2024/9/529三、三相桥式电路三、三相桥式电路 本例中的本例中的DSPDSP的资源配置表可参考下表。其中的资源配置表可参考下表。其中EPWM1EPWM1模块互补的两个输出作为模块互补的两个输出作为A A桥桥臂上管、下管的驱动；臂上管、下管的驱动；EPWM2EPWM2两个输出作为两个输出作为B
25、B桥臂的驱动；桥臂的驱动；EPWM3EPWM3两个输出作为两个输出作为C C桥臂的桥臂的驱动。驱动。引脚相关寄存器说 明GPIO0/EPWMEPwm1Regs.CMPA.half.CMPAS1驱动，高有效GPIO1/EPWM1B/ECAP6/MFSRBEPwm1Regs.CMPBS4驱动，高有效GPIO2/EPWMEPwm2Regs.CMPA.half.CMPAS3驱动，高有效GPIO3/EPWM2B/ECAP5/MCLKRBEPwm2Regs.CMPBS6驱动，高有效GPIO4/EPWMEPwm3Regs.CMPA.half.CMPAS5驱动，高有效GPIO5/EPWM3B/MFSRA /E
26、CAP1EPwm3Regs.CMPBS2驱动，高有效2024/9/530三、三相桥式电路三、三相桥式电路 三相桥式三相桥式SPWMSPWM的的C C语言发波算法如下所示，其中语言发波算法如下所示，其中i16VaActi16VaAct、i16VbActi16VbAct、i16VcActi16VcAct分分别为三相相差别为三相相差120120的调制波；的调制波；iUdiUd和和iUqiUq分别是双环控制输出的分别是双环控制输出的d d轴、轴、q q轴分量。除作用轴分量。除作用量定标为量定标为Q12Q12外，其余系数的定标为外，其余系数的定标为Q10Q10。/ 旋旋转/静止静止变换iAlpha =
27、(iUd*iCosRef-iUq*iSinRef)10;iBeta = (iUd *iSinRef+iUq iCosRef )10;/2-3变换i16VaAct = iAlpha；i16VbAct=(-iAlpha*K1Div2_Cnst)+(iBeta * KSqrt3Div2_Cnst)10;i16VcAct=(-iAlpha*K1Div2_Cnst)-(iBeta * KSqrt3Div2_Cnst)10;/ 发波系数折算波系数折算i16VaAct = (i16VaAct * i16Kpwm10);i16VbAct = (i16VbAct * i16Kpwm10);i16VcAct =
28、(i16VcAct * i16Kpwm10);2024/9/531三、三相桥式电路三、三相桥式电路/发波波值调整整i16VaAct += (i16T1Period1);/CMPR1 = i16T1Period /2+ i16VaActi16VbAct += (i16T1Period1); / CMPR2 = i16T1Period /2 + i16VbAct i16VcAct += (i16T1Period1); / CMPR3 = i16T1Period /2 + i16VcAct/ 限幅限幅处理理i16Temp1 = i16T1Period -100;i16Temp2 =100;LMT16
29、(i16VaAct, i16Temp1, i16Temp2); LMT16(i16VbAct, i16Temp1, i16Temp2);LMT16(i16VcAct, i16Temp1, i16Temp2);/ 全比全比较寄存器寄存器赋值EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = i16VaAct;EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = i16VbAct;EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = i16VcAct;2024/9/532三、三相桥式电路三、三相桥式电路2 2、三相桥式电路调制技术、三相桥式电路调制技术-空间矢量调制（空间矢量调制（SVPWM）
30、与传统的正弦与传统的正弦PWMPWM不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。使电机获得理想圆形磁链轨迹。SVPWMSVPWM技术与技术与SPWMSPWM相比较，使得电机转矩脉动降相比较，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，大大的提高了直流母线电压的利用率，且更易于实低，旋转磁场更逼近圆形，大大的提高了直流母线电压的利用率，且更易于实现数字化。现数字化。（1 1）SVPWMSVPWM的基本原理的基本原理 设逆变器输出的三相相电压分别为设逆变器输出的三相相电压分别为UA(t)、UB(t)、UC(t)，则：
31、则： 2024/9/533三、三相桥式电路三、三相桥式电路 假设假设a a、b b、c c分别代表分别代表3 3个桥臂的开关状态。当上桥臂开关管的个桥臂的开关状态。当上桥臂开关管的“开开”状态状态时，开关状态是时，开关状态是1 1；当下桥臂开关管的；当下桥臂开关管的“开开”状态时，开关状态是状态时，开关状态是0 0。三个桥臂。三个桥臂只有只有“1 1”和和“0 0”两种状态。因此就形成了两种状态。因此就形成了000000，001001，010010，011011，100100，101101，110110，111111共八种状态。共八种状态。000000和和111111的状态时的逆变器的输出电压
32、为零，称为零状的状态时的逆变器的输出电压为零，称为零状态。开关向量态。开关向量 a b c a b cT T和逆变器输出的线电压和逆变器输出的线电压 U UABAB U UBCBC U UCACA T T和相电压和相电压 U UA A U UB B U UC C T T间的关系分别用下式表示。间的关系分别用下式表示。 2024/9/534三、三相桥式电路三、三相桥式电路 上两式中，上两式中，U Ui i为直流母线电压。将数值带入式中，可分别求出八个矢量，为直流母线电压。将数值带入式中，可分别求出八个矢量，这八个矢量就称为基本电压空间矢量，根据其相位角的不同命名为：这八个矢量就称为基本电压空间矢
33、量，根据其相位角的不同命名为：0 0000000、U U0 0、U U6060、U U120120、U U180180、U U240240、U U300300、0 0111111。其中。其中0 0000000、0 0111111被称为零向量。基本电压空间矢量和参被称为零向量。基本电压空间矢量和参考矢量如图考矢量如图9.209.20所示。将图所示。将图9.209.20划分为六个区域，称为扇区，依次为划分为六个区域，称为扇区，依次为、和和扇区。扇区。 2024/9/535三、三相桥式电路三、三相桥式电路 常在空间矢量控制中进行三种坐标系的变换：常在空间矢量控制中进行三种坐标系的变换：A-B-CA-
34、B-C坐标系、坐标系、-坐标系和坐标系和d-d-q q坐标系。其中坐标系。其中-坐标系中，选择坐标系中，选择轴和轴和A-B-CA-B-C坐标系中的坐标系中的A A轴重合，轴重合，轴超前于轴超前于轴轴9090，它也是一种静止坐标系；，它也是一种静止坐标系；d-qd-q坐标系中，选择坐标系中，选择d d轴位于转子磁链的轴线上，轴位于转子磁链的轴线上，q q轴超前于轴超前于d d轴轴9090，此坐标系与转子一起以转子角速度旋转，为一种旋转坐标系。，此坐标系与转子一起以转子角速度旋转，为一种旋转坐标系。2024/9/536三、三相桥式电路三、三相桥式电路 一般将一般将A-B-CA-B-C三相静止坐标系
35、中的电压、电流变换到三相静止坐标系中的电压、电流变换到-两相平面直角坐标两相平面直角坐标系中的变换叫做系中的变换叫做ClarkeClarke变换，也叫变换，也叫3/23/2变换；而将变换；而将-两相平面直角坐标系中的电两相平面直角坐标系中的电压、电流量变换到压、电流量变换到d-qd-q两相旋转坐标系中的变换叫做两相旋转坐标系中的变换叫做ParkPark变换，也叫交变换，也叫交/ /直变换，其直变换，其反变换常叫做反变换常叫做ParkPark逆逆变换。变换。2024/9/537三、三相桥式电路三、三相桥式电路 当逆变器六个非零基本电压空间矢量分别依次单独输出后，电子磁链矢量当逆变器六个非零基本电
36、压空间矢量分别依次单独输出后，电子磁链矢量的矢的矢端的运动轨迹就是一个端的运动轨迹就是一个正六边形正六边形。要获得。要获得圆形旋转磁场圆形旋转磁场，可以通过获得一个正多边形，可以通过获得一个正多边形来实现。显然，正多边形的边越多，越近似于圆形旋转磁场。但是非零的来实现。显然，正多边形的边越多，越近似于圆形旋转磁场。但是非零的基本空间矢基本空间矢量只有六个量只有六个，如果想获得尽可能多的多边形旋转磁场，可以利用六个非零的基本电压，如果想获得尽可能多的多边形旋转磁场，可以利用六个非零的基本电压空间矢量的空间矢量的线性时间组合线性时间组合得到更多的开关状态。得到更多的开关状态。 电压空间矢量的线性组
37、合如下图电压空间矢量的线性组合如下图所示。图中，两个相邻的基本电压空所示。图中，两个相邻的基本电压空间矢量分别用间矢量分别用U Ux x和和U Uy y代表；输出电压代表；输出电压矢量用矢量用U Uoutout来表示，其幅值由矢量的来表示，其幅值由矢量的长短来体现，输出正弦电压的角速度长短来体现，输出正弦电压的角速度就是其旋转角速度。就是其旋转角速度。2024/9/538三、三相桥式电路三、三相桥式电路 由由U Ux x和和U Uy y的线性时间组合可以来合成的线性时间组合可以来合成U Uoutout，即为，即为t t1 1/ /T Tpwmpwm倍的倍的U Ux x和和t t2 2/ /T
38、Tpwmpwm倍的倍的U Uy y的的合成矢量和，见下式。合成矢量和，见下式。 式中，式中，t t1 1和和t t2 2分别为分别为U Ux x、U Uy y的作用时间，的作用时间，T Tpwmpwm代表代表U Uoutout的作用时间。以此类推，的作用时间。以此类推，下一个下一个T Tpwmpwm周期内，用与前面一次不同的作用时间周期内，用与前面一次不同的作用时间t t1 1和和t t2 2来完成来完成U Ux x和和U Uy y的线性组合，的线性组合，且要保证合成的新电压空间矢量且要保证合成的新电压空间矢量U Uoutout与原有的输出与原有的输出U Uoutout幅值相等。依次往复下去，
39、幅值相等。依次往复下去，在在T Tpwmpwm所取的时间足够小时，输出电压空间矢量的运动轨迹便可以形成一个近似所取的时间足够小时，输出电压空间矢量的运动轨迹便可以形成一个近似圆形的正多边形。圆形的正多边形。2024/9/539三、三相桥式电路三、三相桥式电路（2 2）SVPWMSVPWM的算法过程的算法过程 SVPWMSVPWM的控制算法分为三步：的控制算法分为三步：扇区号的确定，作用时间的计算和扇区号的确定，作用时间的计算和PWMPWM波形波形的合成。的合成。 l 扇区号的确定 则扇区号可表示为：则扇区号可表示为：P = sign(P = sign(U Uref1ref1)+2sign()+
40、2sign(Uref2Uref2)+4sign()+4sign(U Uref3ref3) )，其中其中sign()sign()为符号函数。为符号函数。2024/9/540三、三相桥式电路三、三相桥式电路（2 2）SVPWMSVPWM的算法过程的算法过程l 作用时间计算作用时间计算2024/9/541三、三相桥式电路三、三相桥式电路（2 2）SVPWMSVPWM的算法过程的算法过程l三相三相PWMPWM波形合成波形合成 以以7 7段段SVPWMSVPWM发波为例，各个扇区的比较值赋值如下表所示。其中发波为例，各个扇区的比较值赋值如下表所示。其中NTNT3 3 = ( = (T Tpwmpwm -
41、 -T Tx x-T-Ty y)/2)/2；NTNT2 2 = NT= NT3 3+T+Ty y；NTNT1 1 = NT = NT2 2+T+Tx x。扇区号作 用 时 间1CMPR1=TBPR-NT2；CMPR2=TBPR-NT1；CMPR3=TBPR-NT32CMPR1=TBPR-NT1；CMPR2=TBPR-NT3；CMPR3=TBPR-NT23CMPR1=TBPR-NT1；CMPR2=TBPR-NT2；CMPR3=TBPR-NT34CMPR1=TBPR-NT3；CMPR2=TBPR-NT2；CMPR3=TBPR-NT15CMPR1=TBPR-NT3；CMPR2=TBPR-NT1；CM
42、PR3=TBPR-NT26 CMPR1=TBPR-NT2；CMPR2=TBPR-NT3；CMPR3=TBPR-NT12024/9/542三、三相桥式电路三、三相桥式电路（3 3）SVPWMSVPWM的例程分析的例程分析 DSPDSP的的PWMPWM模块初始化设置与模块初始化设置与SPWMSPWM初始化相同，初始化相同，SVPWMSVPWM发波程序参考如下。发波程序参考如下。/ / 旋转旋转-静止变换静止变换 iAlpha = (iUd*iCosRef-iUq*iSinRef)10;iAlpha = (iUd*iCosRef-iUq*iSinRef)10; iBeta = (iUd*iSinRe
43、f+iUq*iCosRef)10;iBeta = (iUd*iSinRef+iUq*iCosRef)10; / / 计算参考轴计算参考轴Uref1= iBeta; Uref1= iBeta; Uref2=( iAlpha *KSqrt3Div2_Cnst - iBeta *K1Div2_Cnst)10; Uref2=( iAlpha *KSqrt3Div2_Cnst - iBeta *K1Div2_Cnst)10; Uref3=(-iAlpha *KSqrt3Div2_Cnst - iBeta *K1Div2_Cnst)10; Uref3=(-iAlpha *KSqrt3Div2_Cnst -
44、 iBeta *K1Div2_Cnst)10; /扇区号计算扇区号计算 iVector_Number = sign(Uref1)+(sign(Uref2)1)+(sign(Uref3)2);iVector_Number = sign(Uref1)+(sign(Uref2)1)+(sign(Uref3)12);Uref1= abs(Uref1*iKSVPWM)12); Uref2= abs(Uref2*iKSVPWM)12); Uref2= abs(Uref2*iKSVPWM)12); Uref3= abs(Uref3*iKSVPWM)12);Uref3= abs(Uref3*iKSVPWM)1
45、2);/计算两个矢量作用时间计算两个矢量作用时间, Tx, Tx为扇区后矢量作用时间为扇区后矢量作用时间,Ty,Ty为扇区前矢量作用时间为扇区前矢量作用时间2024/9/543三、三相桥式电路三、三相桥式电路 switch(iVector_Number)switch(iVector_Number) case 0: case 0: case 1: / 1 case 1: / 1扇区扇区 Tx = Uref2;Tx = Uref2; Ty = Uref3; Ty = Uref3; break; break; case 2: / 2 case 2: / 2扇区扇区 Tx = Uref3;Tx = U
46、ref3; Ty = Uref1; Ty = Uref1; break; break; case 3: case 3: / 3 / 3扇区扇区 Tx = Uref2; Tx = Uref2; Ty = Uref1; Ty = Uref1; break; break; （3 3）SVPWMSVPWM的例程分析的例程分析2024/9/544三、三相桥式电路三、三相桥式电路 case 4: case 4: / 4 / 4扇区扇区 Tx = Uref1;Tx = Uref1; Ty = Uref2; Ty = Uref2;break;break;case 5:case 5: / 5 / 5扇区扇区 T
47、x = Uref1;Tx = Uref1; Ty = Uref3; Ty = Uref3;break;break;case 6:case 6: / 6 / 6扇区扇区 Tx = Uref3;Tx = Uref3; Ty = Uref2; Ty = Uref2;break;break; （3 3）SVPWMSVPWM的例程分析的例程分析2024/9/545三、三相桥式电路三、三相桥式电路/饱和处理，饱和处理，Tx+Ty i16T1PeriodTx+Ty i16T1Period) if(iSaturation i16T1Period) iSaturation = (i16T1Period 10)/
48、 iSaturation;iSaturation = (i16T1Period 10;Tx = (Tx* iSaturation)10;Ty = (Ty* iSaturation)10;Ty = (Ty* iSaturation)10; NT3 = (i16T1Period -Tx-Ty)1); NT3 = (i16T1Period -Tx-Ty)1);/T0/2/T0/2 NT2 = NT3+Ty; NT2 = NT3+Ty;/T0/2 +Ty/T0/2 +Ty NT1 = NT2+Tx; NT1 = NT2+Tx; /T0/2 +Ty+Tx /T0/2 +Ty+TxLMT16(NT3,LM
49、T16(NT3,i16T1Period -100, 100);i16T1Period -100, 100);LMT16(NT2,LMT16(NT2,i16T1Period -100, 100);i16T1Period -100, 100);LMT16(NT1,LMT16(NT1,i16T1Period -100, 100);i16T1Period -100, 100);（3 3）SVPWMSVPWM的例程分析的例程分析2024/9/546三、三相桥式电路三、三相桥式电路 / /三相三相PWMPWM发波合成发波合成switch(iVector_Number)switch(iVector_Numb
50、er) case 1:case 1:/ 1/ 1扇区扇区 EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT1; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT3; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT3;break;break;case 2:case 2:/ 2/ 2扇区扇区 EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT1; EPwm1Regs.C
51、MPA.half.CMPA = NT1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT3; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT3; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT2;break;break;case 3:case 3:/ 3/ 3扇区扇区EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT1; EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm2Regs.CMPA.half.
52、CMPA = NT2; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT3; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT3;break;break;（3 3）SVPWMSVPWM的例程分析的例程分析2024/9/547三、三相桥式电路三、三相桥式电路 case 4: case 4: / 4 / 4扇区扇区EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT3; EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT3; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm3R
53、egs.CMPA.half.CMPA = NT1;EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT1;break;break;case 5:case 5: / 5 / 5扇区扇区EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT3 ; EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT3 ; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT1; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT1; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT2;break;break;c
54、ase 6:case 6: / 6 / 6扇区扇区EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm1Regs.CMPA.half.CMPA = NT2; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT3; EPwm2Regs.CMPA.half.CMPA = NT3; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT1; EPwm3Regs.CMPA.half.CMPA = NT1;break;break; （3 3）SVPWMSVPWM的例程分析的例程分析( (三三) )、 永磁同步电动机驱动控制器的设计永磁同步电动机驱动控制器的设计一、永磁同步
55、电动机的矢量控制一、永磁同步电动机的矢量控制二、系统矢量控制仿真二、系统矢量控制仿真三、控制器的软件设计三、控制器的软件设计2024/9/549一、永磁同步电动机的矢量控制一、永磁同步电动机的矢量控制 永磁同步电动机矢量控制系统示意图如下图所示。该矢量控制系统中采永磁同步电动机矢量控制系统示意图如下图所示。该矢量控制系统中采用双闭环系统，外环为用双闭环系统，外环为转速调节器转速调节器（PIPI算法），转速调节器的输出作为电流算法），转速调节器的输出作为电流调节器的给定输入，经调节器的给定输入，经电流调节器电流调节器（PIPI算法）计算，输出定子绕组算法）计算，输出定子绕组d d轴和轴和q q轴
56、轴的电压给定值。的电压给定值。2024/9/550二、系统矢量控制仿真二、系统矢量控制仿真 永磁同步电动机矢量控制系统仿真模型如下图所示。永磁同步电动机矢量控制系统仿真模型如下图所示。2024/9/551二、系统矢量控制仿真二、系统矢量控制仿真 Clark Clark 变换即三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换。在磁动势不变换即三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换。在磁动势不变的条件下，三相绕组和两相绕组电流的关系及仿真模型如下所示：变的条件下，三相绕组和两相绕组电流的关系及仿真模型如下所示：静止到旋转坐标系变换关系式及静止到旋转坐标系变换关系式及ParkPark逆变换逆变换模块的仿真模型如下
57、所示：模块的仿真模型如下所示：2024/9/552二、系统矢量控制仿真二、系统矢量控制仿真三相逆变器的仿真模型如下所示：三相逆变器的仿真模型如下所示：2024/9/553二、系统矢量控制仿真二、系统矢量控制仿真 仿真参数为：额定电压：仿真参数为：额定电压：300V300V；调制周期：；调制周期：2.5e-52.5e-5；调制电压：；调制电压：15V15V；永磁转子磁链：永磁转子磁链：0.175wb0.175wb；定子绕组电阻：；定子绕组电阻：1.51.5；定子绕组电感：；定子绕组电感：0.00167H0.00167H；转动惯量：转动惯量：0.00050.0005；极对数：；极对数：4 4。相电
58、压输出波形为：。相电压输出波形为：2024/9/554二、系统矢量控制仿真二、系统矢量控制仿真 转速变化仿真波形、转矩变化仿真波形、线电压输出波形和三相电流波转速变化仿真波形、转矩变化仿真波形、线电压输出波形和三相电流波形分别为：形分别为：2024/9/555三、控制器的软件设计三、控制器的软件设计 主程序主要是主程序主要是对系统进行初始化，对系统进行初始化，它包括四个环节：它包括四个环节：系统初始化、系统系统初始化、系统保护动作、开中断保护动作、开中断和循环等待。和循环等待。2024/9/556三、控制器的软件设计三、控制器的软件设计定时器定时器T1T1下溢下溢中断服务子程序中断服务子程序流程，主要完成对电机电流调节和转速调节。流程，主要完成对电机电流调节和转速调节。结束结束
