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1、基于软件开关模式的SVPWM技术摘 要电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)调速方式因具有比其他脉宽调制调速方式更优异的性能而得到了广泛应用。本文首先对脉宽调制技术进行了概述，结果得出在众多的脉宽调制技术中,SVPWM是一种优化的PWM技术。本文对SVPWM技术进行了深入的研究。首先重点分析了SVPWM控制技术的基本工作原理和SVPWM技术的实现步骤。为了减小开关损耗,提高控制器的效率,通过适当选择零矢量使用方式,使得在一个采样周期内的开关动作减少为6次,从而在同样的载波频率下,将开关频率减小了25%,开关损耗大大降低。其次引入了数字信号处理器，重点介绍了TMS320F2407A芯片，提出了基于T

2、MS320F2407A（DSP）软件决定切换模式的SVPWM控制方法,并进行了软件设计。最后通过实验以证明这种方法的有效性，实验结果表明软件决定开关模式在感应电动机控制中可以减少谐波、降低损耗、降低电流波形畸变。关键词：SVPWM，软件开关模式，DSP，交流感应电机SVPWM of software determined Switching Pattern based on DSPABSTRACTVoltage space vector PWM whichcontrol mode is better than for other PWM control mode is more superio

3、r performance and widely used. This text firstly summarizes the pulse width modulation technique. The result shows thatVoltage space vector PWM technology is a kind of optimizationtechnology of PWM. This text studies the voltage space vector PWM technology. Firstly the text analyses SVPWM control te

4、chnology of basic working principle and realization of SVPWM steps. In order to reduce the loss of the controller, improving switch efficiency, this paper chooses the proper way by using zero vectors in a sampling period for the switching.Therefore it reduces 6 times in the same carrier frequency an

5、d decreases the switching frequency to 25%.So the switch loss is reduced greatly. Secondly the text introduces the digital signal processor.This paper pays more attention to the TMS320F2407A chip. This paper proposes a TMS320F2407A (DSP) software decided to switch mode of SVPWM control method and th

6、e software design. The experimental results show that the effectiveness of this method is proved. The switch mode which is decided by Software in the induction motor control can reduce the harmonic,loss andthe lower harmonic current waveform distortion.KEY WORDS:SVPWM，Software Determined Switching P

7、attern，DSP，Introduction AC目录前言1第1章脉宽调制技术21.1 脉宽调制技术基本原理21.2 脉宽调制技术分类21.2.1 正弦波脉宽调制技术21.2.2 消除指定次数谐波的脉宽调制技术31.2.3 电流滞环跟踪的脉宽控制技术31.2.4 电压空间矢量脉宽调制技术4第2章 SVPWM控制技术52.1 SVPWM控制技术概述52.1.1 电压空间矢量脉宽调制的定义52.1.2 电压空间矢量脉宽调制的相互关系52.1.3 电压与磁链空间矢量的关系62.1.4 空间电压矢量分布72.1.5 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场82.2 SVPWM基本控制原理92.3 SV

8、PWM的实现步骤10第3章DSP控制器简介153.1 DSP控制器的发展及特点153.2 TMS320LF2407A芯片简介163.2.1 TMS320LF2407A的结构介绍163.2.2 TMS320LF2407A DSP输出PWM波形方法16第4章基于DSP控制器SVPWM的软件实现184.1 SVPWM软件方法的开关模式184.2 软件方法开关模式的软件设计20第5章实验结果分析22结论23谢辞24参考文献25附录26外文资料翻译38前言近年来用于感应电机控制的空间矢量理论被引入到逆变器及其控制中，形成和发展了SVPWM 控制思想。其原理就是利用逆变器各桥臂开关控制信号的不同组合, 使

9、逆变器的输出电压空间矢量的运行轨迹尽可能接近圆形。SVPWM 同时控制三相电流的状态,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的。不仅使得电机脉动降低, 电流波形畸变减小,能够提高功率因数，降低损耗，而且与常规正弦脉宽调制SPWM技术相比,直流电压利用率有很大提高,并更易于数字化实现。随着微机控制技术的发展，微控制器的实时处理能力和运算能力不断增强，使得数字化PWM有了更为广阔的应用前景。TMS320LF2407DSP控制器是TI公司专门为交流电机控制而推出的数字信号处理器，它包括一个定点的DSP芯核和专用的外围控制电路，事件管理器模块有专门为实现空间向量PWM而设计的控制电路【11】。更易于

10、交流感应电机的全数字化实现。脉宽调制(PWM)技术的不断发展和应用，优化了用于各类交流调速系统的变频装置的性能【1】。SVPWM调制技术以其独特的矢量调制方式。把电动机与PWM逆变器看作一体。以三相对称正弦电压供电时交流电动机中的理想磁链圆为基准。利用逆变器不同的开关模式所产生的磁链有效矢量来逼近基准圆，即用多边形来近似逼近圆形。与经典的SPWM控制相比，SVPWM控制的物理意义直观，数学模型简单，便于计算机实时控制并且具有转矩脉动小，噪声低，控制简单，损耗较小，直流电压利用率高等优点。目前无论在开环调速系统或闭环调速系统中都得到了广泛应用。第1章脉宽调制技术1.1 脉宽调制技术基本原理以正弦

11、波作为逆变器输出的期望波形，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波（Carrier wave），并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波（Modulation wave），当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。图1-1 PWM调制原理1.2 脉宽调制技术分类 正弦波脉宽调制技术以正弦波作为逆变器输出的期望波形，比频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波，并用频率和期望波相同的正弦波作为调制波，当调制波与载波相交时，由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间

12、宽的一系列等幅不等宽的矩形波。按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidal pulse width modulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。 消除指定次数谐波的脉宽调制技术脉宽调制（PWM）的目的是使变压变频器输出的电压波形尽量接近正弦波，减少谐波，以满足交流电机的需要。要达到这一目的，除了上述采用正弦波调制三角波的方法以外，还可以采用直接计算的下图中各脉冲起始与终了相位， ，的方法，以消除指定次数的谐波，构成近似正弦的PWM波形（Selected

13、 Harmonics Elimination PWMSHEPWM）。图1-2特定谐波消去法的输出PWM波形 电流滞环跟踪的脉宽控制技术应用PWM控制技术的变压变频器一般都是电压源型的，它可以按需要方便地控制其输出电压，上面所述的PWM控制技术都是以输出电压近似正弦波为目标的。但是，在电流电机中，实际需要保证的应该是正弦波电流，因为在交流电机绕组中只有通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值，不含脉动分量。因此，若能对电流实行闭环控制，以保证其正弦波形，显然将比电压开环控制能够获得更好的性能。 常用的一种电流闭环控制方法是电流滞环跟踪 PWM（Current Hysteresis Ba

14、nd PWM CHBPWM）控制，具有电流滞环跟踪 PWM 控制的 PWM 变压变频器的A相控制原理图示于图1-3。图1-3电流滞环跟踪控制的A相原理图图中，电流控制器是带滞环的比较器，环宽为2h。将给定电流与输出电流进行比较，电流偏差 D超过±h时，经滞环控制器HBC控制逆变器 A相上（或下）桥臂的功率器件动作。B、C 二相的原理图均与此相同。 电压空间矢量脉宽调制技术经典的SPWM控制主要着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未顾及输出电流的波形。而电流滞环跟踪控制则直接控制输出电流，使之在正弦波附近变化，这就比只要求正弦电压前进了一步。然而交流电动机需要输入三相正弦电流

15、的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。如果对准这一目标，把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其效果应该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制”，又因为磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量PWM（SVPWM，Space Vector PWM）控制”。第2章 SVPWM控制技术2.1 SVPWM控制技术概述 电压空间矢量脉宽调制的定义图 2-1 电压空间矢量交流电动机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，分析时常用时间相量来表示，但如果考虑到它们所在绕组的空间位置，也可以如图2-1所示，定义为空间

16、矢量， ， 。 电压空间矢量脉宽调制的相互关系(1) 定子电压空间矢量：、的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时间按正弦规律脉动，时间相位互相错开的角度也是120°。(2) 合成空间矢量：由三相定子电压空间矢量相加合成的空间矢量 us是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，是每相电压值的3/2倍。 当电源频率不变时，合成空间矢量 以电源角频率为电气角速度作恒速旋转。当某一相电压为最大值时，合成电压矢量就落在该相的轴线上。用公式表示，则有 与定子电压空间矢量相仿，可以定义定子电流和磁链的空间矢量 和。 电压与磁链空间矢量的关系式中 定子三相电压合成空间矢量；定子三相电流合成空间矢量；

17、 定子三相磁链合成空间矢量。 当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在公式中所占的成分很小，可忽略不计，则定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为： 或 当电动机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形（一般简称为磁链圆）。这样的定子磁链旋转矢量可用下式表示：其中是磁链的幅值，w1为其旋转角速度。由上式可得当磁链幅值一定时，的大小与（或供电电压频率）成正比，其方向则与磁链矢量正交，即磁链圆的切线方向，如图2-2所示。图2-2旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动2p弧度，其轨

18、迹与磁链圆重合。这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。 空间电压矢量分布对于VSR整流器6个开关管，假设“1”代表上桥臂导通，“0”代表下桥臂导通，则一共有8种开关模式，分别为：V0(000) ，V1(100)，V2(110)，V3(010)，V4(011) ，V5(001)，V6(101)，V7(111)。不同开关组合时的电压情况如表2-1所示。从表2-1中可以看出，三相VSR不同开关组合中的。交流侧电压可以用一个模为的空间电压矢量；在复平面中表示出来(除了V0和V7模为0)，开关矢量均匀分布在复平面中，将平面等分为6个扇区，如图2-3所示。表2-1 不同开关组

19、合的电压值 000000001-010-011-100-101-110-111000图2-3 空间电压矢量的分布图 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场在常规的PWM变压变频调速系统中，异步电动机由六拍阶梯波逆变器供电，这时的电压空间矢量运动轨迹是怎样的呢？为了研究方便起见，把三相逆变器-异步电动机调速系统主电路的原理图绘出，图2-4中六个功率开关器件都用开关符号代替，可以代表任意一种开关器件。 图2-4三相逆变器-异步电动机调速系统主电路原理图如果，图中的逆变器采用180°导通型，功率开关器件共有8种工作状态如下图的开关状态表所示其中6种为有效开关状态;2种是无效状态（因为逆变器

20、这时并没有输出电压）即：上桥臂开关 VT1、VT3、VT5全部导通；下桥臂开关 VT2、VT4、VT6全部导通；对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中6 种有效的工作状态各出现一次。逆变器每隔 p/3 时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这 p/3 时刻内则保持不变。 开关状态表 2-2 Sector1000100110111111110100000200001011011111111001000030000100111111110110100004000001011111111011001000500000110111111110100100060001001011111111011

21、000002.2SVPWM基本控制原理空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术是以获取圆形磁链轨迹为目的的，根据异步电动机的运行规律，在忽略定子电阻影响的情况下，磁链矢量表现为定子电压矢量对时间的积分。表达式为：，也就是说,磁链矢量的顶端始终指向定子电压矢量与作用时间乘积的和-所形成矢量的终点。当异步电动机由正弦波供电时，设正弦波供电相电压幅值为，三相相电压为：利用三相静止到两相静止坐标（3S/2S）变换公式，将三相供电相电压转化为二相坐标系下的，即可见，是三相相电压在二相坐标系下形成的二维定子电压空间矢量。它是幅值不变、旋转的连续定子电压空间矢量，定子电压空间矢量顶点形成的轨迹是圆形；由于定子磁链

22、空间矢量表现为定子电压矢量对时间的积分，所以定子磁链空间矢量也是幅值不变、旋转的定子磁链空间矢量，定子磁链空间矢量顶点形成的轨迹也是圆形。此时，定子电压空间矢量超前定子磁链空间矢量90度，可以视为定子电压空间矢量拉动定子磁链空间矢量连续地旋转，如图2-5所示；但是，当异步电动机由常规六拍阶梯波逆变器供电时，形成的定子电压空间矢量却是幅值不变、旋转的离散电压空间矢量，也就是只有6个有效电压空间矢量，如果每一个有效电压空间矢量在一个周期内作用1/6的时间，则形成的旋转磁链矢量顶点轨迹则是正六边形，与圆形磁链顶点轨迹相差甚远。为了获得更多边形或者逼近圆形的旋转磁场，则必须通过线性组合法使得在每个1/

23、6周期期间内出现更多的电压空间矢量。就是利用有限个（8个）离散的电压矢量组合成无数个连续的电压矢量。如图2-6所示，任意一个连续电压矢量都可以有附近的两个离散电压矢量合成。图2-5磁链空间矢量与电压空间矢量的运动轨迹 图2-6电压空间矢量线性组合2.3 SVPWM的实现步骤三相电压型整流器的SVPWM 调制实现步骤为：(1)计算电压空间矢量 ；(2) 判断所在的扇区；(3) 根据扇区分配矢量与作用时间；(4) 生成三相PWM 信号。1. 电压空间矢量的定义与计算对于任意给定的三相基波电压瞬时值、，若考虑三相为平衡系统，即+=0，则可在复平面内定义电压空间矢量。）2. 电压矢量的扇区判断定义中间

24、变量 x、y、z，其值由以下三式确定：当时，X=1，否则X=0；当时，Y=1，否则Y=0；当时，Z=1，否则Z=0。令M=X+2Y+4Z(当M=0或M=7时，M=0)然后根据M值查表2-2就可得到矢量所在的扇区表2-2 M 与矢量所处扇区关系表M123456扇区号3. 根据扇区分配矢量在SVPWM 调制方案中，零矢量的选择具有一定的灵活性，适当选择零矢量，在保持采样周期不变的前提下最多可将开关次数减少，因此我们将基本矢量作用顺序的分配原则选定为：在一个开关周期中功率开关的动作次数尽可能少。因为这样可以减少开关损耗，并尽可能减少谐波。此处我选择了在每次开关状态转换时只改变了其中一相开关的状态，并

25、且零矢量在时间上进行了平均分配的方案，如表2-3所示。表2-3 各扇区内开关矢量分配表扇区按时间顺序排列的作用矢量000100110111111110100000000010110111111110010000000010011111111011010000000001011111111011001000000001101111111101001000000100101111111101100000时间除两个零矢量外，三相VSR的6条模为2/3非零电压空间矢量均匀分布在复平面上，将之等分为6个扇区IVI，对于任一扇形区域中的电压矢量 ，均可由该扇形区边界的VSR空间电压矢量来合成。即： 为其对

26、应的电压矢量的作用时间；TY为其对应的电压矢量UY的作用时间；为其对应的电压矢量的作用时间；T为采样周期，U*为期望的电压矢量。表2-3列出了各扇区内开关矢量的分配。4. 矢量作用时间和算法任意连续电压空间矢量可以表示为：，这里，为相电压的峰值；六个有效电压空间矢量可以表示为：，为直流母线电压；为六个离散值。任意时刻的都可以有和来等效合成，于是有下列等式： （为载波周期）进一步推导： （1）从这个公式可以看出，协调改变和就可以在保持气隙磁通恒定情况下改变电机的转速。在额定转速以下，电压频率之比为恒值，所以为相电压的最大值，为额定频率；为给定频率， 为给定频率时相应的电压值；最大相电压与直流母线

27、电压的关系为，则，定义为调制度，。式（）可以整理如下： （2）对式（2）进行求解： （3）通过式（3）在已知情况下就可以求出电压矢量的作用时间。5. 开关矢量切换点、和定义：在不同的扇区内，根据表2-3所示各矢量的发送顺序，各矢量切换点、和的赋值选择见表2-4所示。表2-4 切换点的赋值表扇区号6. 生成七段式电压空间矢量SVPWM 波形信号为了得到一定的输出电压，在一个开关周期内，无论开关状态的切换顺序如何变化，只要使3个开关状态存在时间的分配关系满足式(2)，而3个开关状态的先后顺序及起点时间并无限制，就为减少开关动作次数和减小谐波的优化控制提供了可能。为了使逆变器从一个开关状态转换到另一

28、个状态时，只改变一个桥臂的开关状态，就能减少逆变器中开关器件的通断次数，可以按表2-3安排各个扇区中的8个开关状态的变换顺序。电动机旋转磁场逼近圆形的程度取决于的选取，越小越逼近圆形，但的减小受开关器件允许开关频率的限制。采用SVPWM控制，通过精心安排适当的零矢量，可以免除不必要的开关动作，降低开关频率，减少开关损耗。SVPWM的直流电压利用率比SPWM的高15，在调控输出电压基波大小的同时，也减小了输出谐波。计算出每个采样周期内各矢量切换点、和后，将它们与一定频率和幅值的三角载波作比较，一旦(x=1，2，3)与三角载波的值相等时，就改变PWM 波形的状态，实现了占空比的填写。第3章DSP控

29、制器简介3.1DSP控制器的发展及特点随着电子科学技术的飞速发展，面对运算量巨大的科学计算，DSP技术的出现和发展彻底的变革了人们的工作、学习和生活方式。DSP目前已经处于数字信息产品核心引擎的地位。面对中外巨大的市场空间，我们应该努力去挖掘DSP技术的应用和发展。它将是未来集成电路中发展速度最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定性因素。DSP的概念最早出现在上个世纪60年代,直到70年代，提出了DSP的理论和算法基础。而当时DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立组件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。到了80年代中

30、期，第二代DSP芯片伴随着CMOS技术的发展应运而生，它在存储容量和运算速度上都得到了成倍的提高。80年代后期，第三代发明的DSP芯片运算速度得到了进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信和计算机领域。90年代后DSP技术迅猛发展，大约每2-3年就更换一代产品。新型集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域被广泛应用，如今DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面，将我们带入数字化生活时代。DSP（Digital signal processing）是数字信号处理器的缩写，它是一种特别适合进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。随着微机控制

31、技术的发展，微控制器的实时处理能力和运算能力不断增强，使得数字化PWM有了更为广阔的应用前景。TMS320LF2407A 数字信号处理控制器是TI公司专门为交流电动机控制系统而推出的数字信号处理器，尤其是它内嵌的空间矢量状态机更是专门为空间矢量脉宽调制技术而设计。它将大大减少DSP的处理时间，使得交流电动机的全数字化控制系统较易实现。数字信号处理器采用哈佛结构12，其特点为：（1）使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理；（2）具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线。利用公用地址总线访问两个存储模块(程序存储模块和数据存储模块) ，

32、公用数据总线则被用来完成程序存储模块或存储模块与CPU之间的传输；（3）两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。数字信号处理器采用流水线操作以减少指令执行时间，流水作业，使取指令、译码和执行等操作可以重叠执行，指令可以在单个机器周期内完成，从而极大的提高了运算速度。采用独立的硬件乘法器，指令总线和数据总线分开控制，乘法指令在单周期内完成优化卷积、数字滤波等算法中的大量重复算法。快速的指令周期使得DSP芯片能够实时实现许多DSP应用。通过并行、串行和外存储器等接口使多个芯片可以很方便的并行或串行工作以提高处理速度。3.2TMS320LF2407A芯片简介 TMS320LF2407A的结构介绍T

33、MS320LF2407A提供了两个事件管理器EVA和EVB模块，用于电机控制。事件管理器(EV)能产生死区可调的各种PWM波，可通过增量式光电编码器接口来测量电动机转速、转向和角位移；通过捕捉功率来测量脉宽。TMS320LF2407A的每个事件管理器都有2个16位通用定时器，8个16位的PWM通道，3个带可编程死区控制的比较单元，能产生3对独立的PWM波，2个定时器能产生2个独立的PWM波。在电动机的DSP控制电路中，采用PWM单元可极大地节省生成PWM波形的计算机资源，简化生成PWM波形的软件设计，提高编程效率。 TMS320LF2407A DSP输出PWM波形方法TMS320LF2407A

34、 DSP利用定时器周期寄存器的周期值和比较器的比较值来产生PWM波 周期值用于产生PWM波的频率或周期，比较值主要用于产生PWM波的脉宽。根据所用比较器的不同，有两种产生PWM波的方法：一是利用定时器比较寄存器，二是使用比较单元。后者产生的PWM波可以进行死区控制。为了输出理想波形，不但要正确设置控制寄存器的值，而且要求采用正确的算法。为了输出SVPWM波形，用户需要设置以下寄存器(选EVB模块)：设置比较方式控制寄存器ACTRB，定义输出方式； 使能死区，设置死区控制寄存器DBTCONB；设置定时器3的周期寄存器T3PR，即规定PWM波形的周期；初始化比较寄存器CMPR46：设置比较控制寄存

35、器COMCONB，定义比较操作和SVPWM模式：设置定时器3的控制寄存器T3CON成连续增/减模式，来启动比较操作。第4章 基于DSP控制器SVPWM的软件实现4.1SVPWM软件方法的开关模式在DSP控制的SVPWM波形程序设计中，调制波频率由外部输入，载波频率和采样频率均为20MHz。设计并实现了调制波频率为050Hz的变频功能、死区功能。死区时间为16zs，DSP晶振为10MHz，内部2倍频，时钟频率为20MHz，计数周期为50ns。程序由主程序和定时器下溢中断子程序组成。主程序的工作是初始化，并将外部输入的频率调节比转换为角频率，根据U/f 曲线确定参考电压的幅值。中断子程序的作用是在

36、每一个PWM周期里计算出下一个PWM周期的3个比较寄存器的比较值，并送入比较寄存器中。为此，必须根据式(2)和式(3)计算出,，。由于DSP定时器采用连续增减计数方式【14】，周期寄存器的周期值等于Tpwm/2。DSP经A/D模块采入由转矩传感器测量出的实际加载转矩值，由电流电压传感器测量出的电流电压值和由承载侧反馈的转角信号后，进行数据处理，实现系统控制。根据电流电压信号去控制整流电路，使之为加载电机提供稳定的电源，根据脉冲信号算得位置信号，再由位置信号算得转速信号，即得到所需的转矩、转角和转速信号。而后经过控制器计算得到所需的控制信号,输出给电机驱动器以驱动电机运转。表4-1给出了软件开关

37、模式的开关顺序表，图4-1给出了软件方法决定开关模式中SVPWM 矢量、扇区及开关方向图，箭头方向即为每个扇区各矢量的开关顺序方向。由于在DSP中没有专门硬件来支持此方法，所以必须把SVPWM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。这种开关模式可以用表示。其中为主矢量，为辅矢量。通过表4-1 和图4-1可以看出，在1、3、5区间和2、4、6区间，主辅矢量作用时间的顺序有所不同。为了满足开关损耗最小原则，2、4、6区间的主辅矢量作用时间顺序需要改变，即式（3）中的需要互换一下。这样才使得软件开关模式绝对以开始，又以结束，每一次状态改变只需一个桥

38、臂的功率器件改变。为了准确实现作用时间的互换，要确定占空比参量的值。由于SVPWM的波形是对称实现，因此，PWMPRD周期寄存器的周期值；这样可以定义占空比参量：（4）最后，可以确定实际控制所需要的三相PWM波的占空比，如表4-2。以第1区间（即之间）为例，根据表4-2画出此区间的PWM波形和占空比图4-2；以第2区间（即之间）为例，根据表4-2画为此区间的PWM波形和占空比图4-3。表4-1 软件开关模式确定的开关顺序表Sector100010011011111111010000020000101101111111100100003000010011111111011010000400000

39、101111111101100100050000011011111111010010006000100101111111101100000表4-2三相PWM波的占空比、分配表Sector123456A相TaB相TbC相Tc图4-1 SVPWM矢量、扇区及开关方向图图4-2 第1区间的PWM波形和占空比图4-3 第2区间的PWM波形和占空比4.2软件方法开关模式的软件设计软件设计由主程序和中断服务程序组成。主程序完成系统初始化设置和等待中断，初始化流程设置比较控制寄存器COMCONA、全比较动作控制寄存器ACTRA、死区控制器存器DBTCONA、通用定时器的控制寄存器T1CON，并根据调制周期设

40、置通用定时器1的定时周期寄存器T1PR；中断服务子程序根据给定的频率和调制度，计算出的值并设置到全比较寄存器CMPR1、CMPR2、CMPR3。图4-4是软件方法决定开关模式下的中断服务子程序，软件开关模式在根据式（3）确定之后，利用式（4-1）和查表4-2确定，需要设置三个比较寄存器【7】。图4-4 软件开关模式下的中断服务子程序第5章 实验结果分析图5-1是按照软件开关模式对PWM管脚滤波后生成的相电压和线电压波形。从图中可以看出相电压波形类似马鞍波，与SPWM中加上三次谐波的波形很相似，而线电压波形是正弦波形；图5-2是软件方法决定开关模式的定子电流波形，可见软件开关模式下电流波形谐波减

41、少、波形畸变降低。因此，软件方法决定开关模式的SVPWM技术是一种比较理想的交流感应电机控制方法。图5-1软件开关模式下的电压调制波形 图5-2软件开关模式下的定子电流波形结论在对空间矢量基本概念和SVPWM调制原理进行了详细分析的基础上，提出了一种用 复平面中的状态开关矢量直接进行相关矢量作用时间的计算方法，实验结果表明了该方法的正确性和有效性。最后，根据结果可知：软件开关模式下线电压波形是正弦波形，电流波形谐波减少、波形畸变降低。由此可见，软件方法决定开关模式的SVPWM技术是一种比较理想的交流感应电机控制方法。同时也证明了SVPWM具有直流母线电压利用率高，输出电压基波分量大，平衡度好，

42、输出电流谐波小等优点，而且，易于数字化实现。谢 辞毕业论文暂告收尾，这意味着我在洛阳理工学院三年的学习生活既将结束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能在这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实在感到很荣幸。这三年时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身的努力以外，还与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。论文的写作是枯燥艰辛而又富有挑战的。在此，我特别要感谢我的导师姬宣德老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。没有姬宣德老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。其次，要

43、感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。最后，感谢所有任课老师在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师，多予指正，不胜感激！参考文献1 陈伯时. 电力拖动自动控制系统. 北京：机械工业出版社，2004；2 Space-Vect

44、or PWM WithTMS320C24x/F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns .Texas Instruments,1999；3 莫正康. 电力电子应用技术. 北京：机械工业出版社，2005；4 王兆安. 电力电子技术. 北京：机械工业出版社，2006；5 韩安太. DSP控制器原理及其在运动控制系统中的应用. 北京：清华大学出版社，2003；6 李磊. 基于TMS320F240的SVPWM波的软件实现方法. 电气传动自动化，2003（4）；7 刘和平. TMS320LF240XDSPC语言开发与应用.

45、 北京：航空航天大学出版社，2003；8 黄英哲. TMS320C240原理与C语言控制应用实习. 北京：中国水利水电出版社，2003；9 B K BoseModem Power Electronics and AC DrivesM北京：机械工业出版社，2005；10 李华德交流调速控制系统M北京：电子工业出版社，2003；11 王晓明电动机的DSP控制M 京：北京航空航天大学出版社2004；12 将思敏. TMS320LF240XDSP硬件开发教程. 北京：机械工业出版社，2003；13 赵镜红，张俊洪，杨涛. 基于DSP的SVPWM的研究. 中小型电机，2002（4）；14 张平军，陈昌旺

46、基于TMS320F240的SVPWM波的软件实现方法J电气传动自动化.2003；15 黄立培电机控制M北京：清华大学出版社，2003；16 何苏勤，王忠勇TMS320C2000系列DSP原理及应用技术M北京：电子工业出版社，2003。附录空间矢量脉宽调制程序#include"f2407_c.h" #include"math.h" #define step_max 0x0147 /* (fmax/fs)*(Q16),fmax=100hz */ #define Tspeedadc 1875 /* (18750*32)*(1/40m)*2=3ms */#def

47、ine TP 2000 /* 2000*(1/40m)*2=1/10k=0.1ms*/#define Kspeed 0x006c /* Q15/300 */#define PIBY3 0x2aaa /* Q15/3 */#define ak1 0x14bc /* ak1=0.324*Q14 */#define ak0 0x1332 /* ak0=0.3*Q14=Kp */#define f0 0x3c56 /* (sqrt(2)/3)*Q15 */ int um=8191; int wt=0,owt,sector=0;intcmp1,cmp2,f,np=0,step=0;int Ug,Uf=0

48、,ek1,ek0,uk,uk1,uk0=0,aek1,aek0,ouk;int adcflag,svpwmflag,pidflag;int w800,i=0,j=0;int v=0x3c28;void inline disable( ) asm(" setc INTM"); void initial( ) asm(" clrc CNF"); asm(" setc SXM"); *SCSR1=0x80FE; *WDCR=0x06f; *IFR=0xFFFF; *IMR=0x0000; void time1init( ) *GPTCONA

49、=0x0080; /*time1->>adc*/ *T1PR=TP; *T1CON=0x0802;*T1CNT=0x0000;*ACTRA=0x0666; *COMCONA=0x9200; *IMR=0x0026; /*2,3,6 */ *EVAIMRA=0x0200; *EVAIFRA=0x0FFFF; *DBTCONA=0x02fc;*MCRA=0x0FD0; WSGR=0x0000; *CMPR1=0x0000; *CMPR2=0x0000; void time2init( ) *T2PR=Tspeedadc; *T2CON=0x0d80; *T2CNT=0x0000; *E

50、VAIMRB=0x0001; *EVAIFRB=0x0FFFF; void time4init( ) *T4CON=0x1870; *T4PR=0xffff; *T4CNT=0x0000; *CAPCONB=0x0e000; *MCRC=0x0180;void adcinit( ) *ADCTRL1=0x0020; *ADCTRL2=0x0500; *MAX_CONV=0x0000; *CHSELSEQ1=0x0005; *CHSELSEQ2=0x0000; void calculation( ) if(uk>0) /*forward speed start*/ f=uk; owt=(long)f*step_max)>>15; wt=wt+owt; if(wt>PIBY3) wt=wt-PIBY3; if(sector<5) sector+; else sector=0; switch(sector) case 0 :*ACTRA=0x1666; brea