基于DSP的SVPWM的两种开关模式研究

    姬宣德，布挺

(洛阳理工学院，河南洛阳47l0003)

    摘要：简要介绍了sVPwM技术基本原理，并详细讨论了sVPwM技术的两种开关模式；分析了硬件开关模式的特点；实验结果表明硬件开关模式好于软件开关模式。

    关键词：sVPwM；软件开关模式；硬件开关模式；DsP

    中图分类号：TM34    文献标识码：A    文章编号：1004—7018(2lIIl8)06—0046—02

0引  言

    随着电力电子技术的发展，PwM逆变器在电气传动中得到了越来越广泛的应用。通过控制开关管门极的通断状态，PwM逆变器可以控制输出电压的频率和幅值。全数字式PwM逆变器的关键问题是如何实时地得到PwM开关信号。在众多的脉宽调制技术中，sVPwM是一种优化的PwM技术，能明显减小逆变器输出电流的谐波成分及电动机的谐波损耗，降低脉冲转矩，且其控制简单，数字化实现方便，电压利用率高，已有取代传统sPwM的趋势。在电机控制中，由于电机的电气时间常数较小，一般的微控制器不能满足要求。所以，在变频调速控制领域应用数字信号处理器DSP，可使系统向高可靠性、高性能和维护方便的全数字方向发展。数字信号处理器DSP强大的实时处理能力和运算能力，使得数字化PWM有了更为广阔的应用前景。

1 sVPwM调制的基本原理

1 l基本原理

    从参考文献[6]可以知道，矢量脉宽调制技术(sVPwM)是从电动机的角度出发，把电机和PwM逆变器看成一体，着眼于如何使电动机获得幅值恒定的圆形磁链为目标，它以三相对称正弦电压供电时交流电动机的理想磁链圆为基准，即逆变器不同的开关模式产生的磁链来逼近基准磁链圆形，从而达到较高的控制性能。180。导通电压型逆变器有八种开关模式，分别对应着八个矢量，其中六个有效电压矢量和两个零电压矢量。SVtPWM的目标就是通

过控制这些基本矢量的组合，使电压矢量按一定的规律圆形旋转。

1．2 T₁与T₂的确定

   T₁与T₂的确定可以参考文献[6]得到：

式中：T_p为载波周期；k_p为调制度。式(1)求出了电压矢量作用时间的相对值，只要知道载波周期咒就可以求出电压矢量的作用时间T₁与T₂。

2 sVPwM开关模式

    利用DSP实现sVPwM的开关方式有两种，一种是硬件开关模式，另一种是软件开关模式。无论哪一种方式，在每个载波周期中必须解决U_x、U_x+60o、U₀₀₀、U₁₁₁的开关次序问题。不同的开关方式将产生不同的调制输出波形。软件开关模式是利用DSP的通用比较功能产生sVPwM波形；而硬件开关模式是利用DsP内嵌的空间矢量状态机硬件模块产生sVPwM波形。

2．1软件开关模式

    软件开关模式可以参考文献[6]，在文献[6]中，给出了软件开关模式的开关顺序表，由于在DsP中没有专门硬件来支持此方法，所以必须把svP- wM的计算结果(矢量选择和作用时间)转化成每相管脚对应的脉宽作用时间，再分配到相应的比较寄存器。

2．2硬件开关模式

    表1给出了硬件开关模式的开关顺序表，在TMS320LF2407的事件管理器中有专门的硬件(空间矢量状态机)来支持此方法，只需把主矢量填入比较方式控制寄存器(AcTRA／B)中的基本空间矢量位、把主辅矢量的作用时间T₁、T₂填人比较单元的比较寄存器(cMPRl、cMPR2／cMPH4、cMPR5)，就可以实现sVPwM。

这种开关模式可以用U_x-U_x+60o-U_111/000-U_111/000-U_x+60o-U_x表示，这里x可以为O。、60。、120^。、180^。、240^。、300^。，以z=0^。为例，可以画出硬件开关模式下的开关序列和逆变器三相电压波形，如图l所示。通过表l和图1可以看出，主辅矢量作用时间的顺序不用改变就可以满足开关损耗最小原则。

3硬件开关模式的软件设计

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