SVPWM算法原理 - 基于TMS320C2812的SVPWM算法的S-Function仿真实现

　　空间矢量调制(SVPWM)技术即是将3个互为120°的电压矢量投影到两相静止坐标系中，通过三相逆变器开关组合，合成一个空间电压矢量的方法。

　　三相逆变器电路如图1所示，用Sa、Sb和Sc分别表示三组开关的通断状态。采用180°导通方式，“1”表示上桥臂导通，“0”表示下桥臂导通。这样就形成了8种开关组合状态，分别是100、110、010、011、001、101、111、000。

　　每个开关序列对应一个基准电压矢量，按空间位置排列正好形成了一个六边形。其中，有6个有效电压空间矢量(V1～V6)和2个零矢量(V7、V8)，选用对称的空间矢量调制序列以消除偶次谐波。具体开关状态Sa、Sb、Sc与电压矢量在两相静止坐标系中的关系以及各扇区和开关序列图如图2所示。

　　无论电压矢量落在哪个扇区，都可以用相邻的两个有效电压矢量和零矢量对其合成。这里以扇区3为例，Vref=Vα+jVβ，Vx、Vy代表相邻电压矢量(即V1、V2)。Tpwm是开关周期，To、Tx、Ty分别是零矢量、Vx、Vy的作用时间。当开关周期远小于信号周期时，在一个开关周期中可以认为电压矢量是不变的，即：

　　为了保证波形对称，把每个状态的作用时间一分为二，正如图2中的开关序列图所示，这样既能控制电压输出的大小，又能消除偶次谐波。

　　将每个扇区中各电压矢量作用时间都计算出来，按照图2所示的对称序列分别分配给3个开关序列Sa、Sb、Sc，并转换为TMS320F2812三个比较寄存器的比较值，便可输出脉宽不同的脉冲波且基频是互为120°的正弦波。

　　2.2 移植SVPWM工程为S-Function函数

　　根据上述原理在CCS中建立了一个基于TMS320F2812的SVPWM算法工程，包含对DSP进行系统初始化，并初始化所需外设，如EVA、GPIO、PIE等。基本算法存于DSP28_svpwm.c文件中。具体功能配置可以参考相关书籍，篇幅所限，这里不再累述。DSP在每个上溢中断或下溢中断时调用SVPWM算法进行扇区判断、作用时间计算及比较值的确定，然后将比较值赋给EVA的3个比较值寄存器。通过与EVA的双向计数器进行比较，产生3路占空比不同的脉冲波，通过GPIO_A口的PWM1、PWM3、PWM5输出，并且DSP会自动将这3路信号进行反向，通过另外3个GFIO_A口(PWM2、PWM4、PWM6)输出。

　　在MATLAB中打开之前，由模板另外存为svpwm.c文件。该文件主要用于实现对CCS程序的接口移植。函数都是在其他C文件中编写的，所以在本文件的开头包含所用到的头文件和C文件，并且将所用的头文件和C文件都与建立的模型放在同一目录下。这也是该种链接方法的关键和精髓，仿真完成后可以不需要改动CCS程序便可直接在CCS中编译使用。

　　3 仿真模型与仿真结果

　　在MATLAB/Simulink中搭建一个理想的三相全桥逆变器系统，用以验证SVPWM算法的正确性。模型如图3所示，其中SVPWM模块被封装成了一个子系统，以便系统进行管理和扩展。对三相电压进行采样，将得到的值送入SVPWM子系统中进行处理。

　　这里需要将三相电压Va、Vb、Vc进行坐标系变换，变为两相静止坐标系中的电压Vα、Vβ，作为S-Function的输入参数。坐标变换也用一个子系统完成，如图4所示。在该子系统中调用C-MEX编写的S-Function进行比较值的计算，并通过produce PWM输出波形。