空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术原理及实现课程作业PPT

空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）在交流变频控制系统中的应用越来越广泛，提高SVPWM模块的可复用性、可靠性、并缩短其开发周期成为重要研究课题。

现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Arrays）具有简洁、经济、高速度、低功耗等优势，又具有全集成化、适用性强、开发周期短等优点，利用FPGA 实现SVPWM可以提高SVPWM的可复用性，有重要的现实意义。

本文给出了基于DSP和FPGA的交流变频控制系统的硬件设计方案，搭建了由DSP最小系统、FPGA最小系统、电流检测电路、转速和位置测量电路等组成的硬件平台，完成了印刷电路板的绘制，并对该系统进行了硬件调试。

文中介绍了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）原理，并重点研究了基于FPGA 的SVPWM的实现方法。

根据其算法将SVPWM按功能划分为扇区计算模块、基本电压矢量作用时间计算模块、过调制控制模块、SVPWM时间生成模块、调制波生成模块和脉冲生成模块等六个子功能模块。

先对各个子模块进行设计、仿真、验证，再将整个系统组合起来进行仿真、验证，最后在设计的硬件平台上测试了PWM波形。

最后以电机为控制对象进行了开环变频试验，电机能够正常运行，且电机定子电流为正弦波，表明基于FPGA的SVPWM模块功能正确，达到了预期的目标。

本文利用FPGA实现SVPWM，开发周期短，可移植性好，能够以IP核的形式嵌入到其它系统中去，具有很强的应用价值..……基于FPGA 的SVPWM实现方法研究SVPWM 从交流电机角度出发，控制开关，形成PWM 波，使电机中产生的实际磁链矢量逼近跟踪定子磁链给定的理想圆型磁链。

这样它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、降低脉动转矩。

并且其控制简单，数字化方便，电压利用率高，已经成为现在电流调速中的主流发展方向。

目前实现SVPWM 的算法是使用电机控制专用DSP,例如TI 公司的TMS320F2812 或AD 公司的ADMC 系列，但这些控制器只能产生6 路或12 路得PWM 信号，不能满足多轴控制的需要，如果控制多轴系统需要增加DSP 的数量，是结构复杂，成本提高。

空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)在DSP中的实现步骤总体空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)在DSP中的实现步骤：(1)获得SVPWM的输入信号UALFA,UBETA, UD,UQ经过IPARK变换得到输入信号UALFA,UBETA;(2)利用输入信号UALFA,UBETA确定扇区变量P,再通过扇区变量P确定扇区Sector；(3)利用输入信号UALFA,UBETA计算中间变量X,Y,Z，再根据不同扇区利用中间变量X,Y,Z计算t1,t2;(4)利用t1,t2计算中间变量Taon,Tbon,Tcon,再根据不同扇区利用中间变量Taon,Tbon,Tcon,计算Ta,Tb,Tc;(5)利用Ta,Tb,Tc计算占空比MfuncC1，MfuncC2，MfuncC3，之后再计算全比较器参数赋值CMPR1，CMPR2，CMPR3.详细空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)在DSP中的实现步骤：(1)获得SVPWM的输入信号UALFA,UBETA;图1 PMSM矢量控制总体框图各位初学者应该首先明白空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的输入是电压量Ualfa,Ubeta。

Ualfa,Ubeta是通过IPARK变换得到的。

记住原理是原理，实践是实践，两者不同！多看看TI的例程和PDF说明文档，很有帮助！图2 SVPWM 模块框图(2)利用输入信号UALFA,UBETA 确定扇区变量P,再通过扇区变量P 确定扇区Sector ； 计算三个中间变量B 0，B 1，B 2：0011221sin 60sin 3022sin 60sin 30122B U B U B U U B U U B U U B U U ββαβαβαβαβ⎧⎪=⎧=⎪⎪⎪=−⇒=−⎨⎨⎪⎪=−−⎩⎪=−−⎪⎩o oo o o 在使用符号函数1()0x sign x x >⎧=⎨<⎩计算扇区中间变量P 值： 2104si ()2()()P gn B sign B sign B =++P 值与扇区号之间的对应关系为：P 1 2 3 4 5 6 扇区号 2 6 1 4 3 5图3 扇区变量P 与扇区SECTOR 之间关系(3)利用输入信号UALFA,UBETA计算中间变量X,Y,Z，再根据不同扇区利用中间变量X,Y,Z 计算t1,t2;计算三个中间变量X，Y，Z：122122X UY U UZ U Uβαβαβ⎧⎪=⎪⎪=+⎨⎪⎪=−+⎪⎩o根据电压矢量所在扇区确定切换时间t1，t2：扇区号 1 2 3 4 5 6 t1 -Z Z X -X -Y Y t2 X Y -Y Z -Z -X图4 T1，T2的波形(4)利用t1,t2计算中间变量Taon,Tbon,Tcon,再根据不同扇区利用中间变量Taon,Tbon,Tcon,计算Ta,Tb,Tc;1212(1)/2(0~1)aonbon acon bT t tT T tT T t=−−⎧⎪=+⎨⎪=+⎩，图5 Taon ，Tbon 的波形(5)利用Ta,Tb,Tc 计算占空比MfuncC1，MfuncC2，MfuncC3，之后再计算全比较器参数赋值CMPR1，CMPR2，CMPR3.则不同扇区内切换点T a ，T b ，T c 可有下表得到：(0.5)*2(0.5)*2(1~1)(0.5)*2a ab b cc T T T T T T =−⎧⎪=−−⎨⎪=−⎩ 范围改变EvaRegs.CMPR1 = (Uint16)(MfuncC1*Modulation*T1Period/2+T1Period/2);//A 相占空比计算，调制比Modulation =0.95EvaRegs.CMPR2 = (Uint16)(MfuncC2*Modulation*T1Period/2+T1Period/2);//B 相占空比计算 EvaRegs.CMPR3 = (Uint16)(MfuncC2*Modulation*T1Period/2+T1Period/2);//B 相占空比计算图6 Ta，Tb的波形本文主要基于TI公司C2000系列F2812例程中的说明文件svgen_dq.pdf编写而成，主要是帮助SVPWM初学者。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)一、空间矢量脉宽调制(SVPWM)定义空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术被广泛应用于UPS/EPS、变频器等各类三相PWM逆变电源中。

SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。

传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

空间矢量脉宽调制(SVPWM)二、空间矢量脉宽调制(SVPWM)特点1、在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。

2、利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。

3、逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15%，具有母线电压利用率高的特点。

三、SVPWM、SPWM、PWM的区别PWM脉冲宽度调制(PWM)，晶闸管工作在开关状态，晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上；晶闸管关断时，直流电源与电动机断开；这样通过改变晶闸管的导通时间（即调占空比ton）就可以调节电机电压，从而进行调速。

对比SVPWM的产生原理可知，SVPWM本身的产生原理与PWM没有任何关系，只是形似。

SPWM正弦波脉宽调制，将正弦半波N等分，把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来替代。

三角波载波信号Ut与一组三相对称的正弦参考电压信号Ura、Urb、Urc比较后，产生的SPWM脉冲序列波Uda、Udb、Udc作为逆变器功率开关器件的驱动控制信号。

逆变器输出电压的基波正是调制时所要求的正弦波，调节正弦波参考信号的幅值和频率就可以调节SPWM逆变器输出电压的幅值和频率。

SVPWM与SPWM的原理和来源有很大不同，但是他们确实殊途同归的。