基于DSP的SVPWM的兩種開關(guān)模式研究
姬宣德，布挺
(洛陽理工學院，河南洛陽47l0003)
摘要：簡要介紹了sVPwM技術(shù)基本原理，并詳細討論了sVPwM技術(shù)的兩種開關(guān)模式；分析了硬件開關(guān)模式的特點；實驗結(jié)果表明硬件開關(guān)模式好于軟件開關(guān)模式。
關(guān)鍵詞：sVPwM；軟件開關(guān)模式；硬件開關(guān)模式；DsP
中圖分類號：TM34 文獻標識碼：A 文章編號：1004—7018(2lIIl8)06—0046—02
0引 言
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，PwM逆變器在電氣傳動中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。通過控制開關(guān)管門極的通斷狀態(tài)，PwM逆變器可以控制輸出電壓的頻率和幅值。全數(shù)字式PwM逆變器的關(guān)鍵問題是如何實時地得到PwM開關(guān)信號。在眾多的脈寬調(diào)制技術(shù)中，sVPwM是一種優(yōu)化的PwM技術(shù)，能明顯減小逆變器輸出電流的諧波成分及電動機的諧波損耗，降低脈沖轉(zhuǎn)矩，且其控制簡單，數(shù)字化實現(xiàn)方便，電壓利用率高，已有取代傳統(tǒng)sPwM的趨勢。在電機控制中，由于電機的電氣時間常數(shù)較小，一般的微控制器不能滿足要求。所以，在變頻調(diào)速控制領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)字信號處理器DSP，可使系統(tǒng)向高可靠性、高性能和維護方便的全數(shù)字方向發(fā)展。數(shù)字信號處理器DSP強大的實時處理能力和運算能力，使得數(shù)字化PWM有了更為廣闊的應(yīng)用前景。
1 sVPwM調(diào)制的基本原理
1 l基本原理
從參考文獻[6]可以知道，矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(sVPwM)是從電動機的角度出發(fā)，把電機和PwM逆變器看成一體，著眼于如何使電動機獲得幅值恒定的圓形磁鏈為目標，它以三相對稱正弦電壓供電時交流電動機的理想磁鏈圓為基準，即逆變器不同的開關(guān)模式產(chǎn)生的磁鏈來逼近基準磁鏈圓形，從而達到較高的控制性能。180。導通電壓型逆變器有八種開關(guān)模式，分別對應(yīng)著八個矢量，其中六個有效電壓矢量和兩個零電壓矢量。SVtPWM的目標就是通
過控制這些基本矢量的組合，使電壓矢量按一定的規(guī)律圓形旋轉(zhuǎn)。
1．2 T1與T2的確定
T1與T2的確定可以參考文獻[6]得到：
式中：Tp為載波周期；kp為調(diào)制度。式(1)求出了電壓矢量作用時間的相對值，只要知道載波周期咒就可以求出電壓矢量的作用時間T1與T2。
2 sVPwM開關(guān)模式
利用DSP實現(xiàn)sVPwM的開關(guān)方式有兩種，一種是硬件開關(guān)模式，另一種是軟件開關(guān)模式。無論哪一種方式，在每個載波周期中必須解決Ux、Ux+60o、U000、U111的開關(guān)次序問題。不同的開關(guān)方式將產(chǎn)生不同的調(diào)制輸出波形。軟件開關(guān)模式是利用DSP的通用比較功能產(chǎn)生sVPwM波形；而硬件開關(guān)模式是利用DsP內(nèi)嵌的空間矢量狀態(tài)機硬件模塊產(chǎn)生sVPwM波形。
2．1軟件開關(guān)模式
軟件開關(guān)模式可以參考文獻[6]，在文獻[6]中，給出了軟件開關(guān)模式的開關(guān)順序表，由于在DsP中沒有專門硬件來支持此方法，所以必須把svP- wM的計算結(jié)果(矢量選擇和作用時間)轉(zhuǎn)化成每相管腳對應(yīng)的脈寬作用時間，再分配到相應(yīng)的比較寄存器。
2．2硬件開關(guān)模式
表1給出了硬件開關(guān)模式的開關(guān)順序表，在TMS320LF2407的事件管理器中有專門的硬件(空間矢量狀態(tài)機)來支持此方法，只需把主矢量填入比較方式控制寄存器(AcTRA／B)中的基本空間矢量位、把主輔矢量的作用時間T1、T2填人比較單元的比較寄存器(cMPRl、cMPR2／cMPH4、cMPR5)，就可以實現(xiàn)sVPwM。
這種開關(guān)模式可以用Ux-Ux+60o-U111/000-U111/000-Ux+60o-Ux表示，這里x可以為O。、60。、120。、180。、240。、300。，以z=0。為例，可以畫出硬件開關(guān)模式下的開關(guān)序列和逆變器三相電壓波形，如圖l所示。通過表l和圖1可以看出，主輔矢量作用時間的順序不用改變就可以滿足開關(guān)損耗最小原則。
3硬件開關(guān)模式的軟件設(shè)計
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