利用FPGA实现SVPWM的方法（1）

苦苦思索好久也还没能完整地编出一个程序，所以在这里慢慢整理一下，说不定就能找到正确的思路。

首先先简单介绍一下SVPWM的基本原理

1.什么是SVPWM

SVPWM控制策略是依据变流器空间电压（电流）矢量切换来控制变流器的一种新颖思路的控制策略，采用逆变器空间电压切换以获得准圆形的旋转磁场，从而再不高的开关频率下使得交流电机获得较SPWM算法更好的控制性能。

SVPWM算法实际上是对应于交流电机中的三相电压源逆变器功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合，这种开关触发顺序和组合将在定子线圈中产生三相互差120度的电角度，失真较小的正弦波电流波形。

SVPWM主要的优点有：

（1）优化谐波程度高，消除谐波效果比SPWM好，实现容易，同时能够提高电压的利用率。

（2）提高了电压源逆变器的直流电压利用率和电机动态响应速度，同时减小了电机的转矩脉动等缺点。

（3）SVPWM比较适合于数字化控制系统。

2.变换的一些简单推导

首先设三相的3个标量为xa,xb,xc, 同时满足xa+xb+xc=0,那么可以引入变换

Xout=xa+axb+a^2xc

其中 a=cos(2pi/3)+jsin(2pi/3)

a^2=cos(-2pi/3)+jsin(-2pi/3)

Xout的实部和虚部分别可以表示为：

ReXout=xa+xbcos(2pi/3)+xccos(-2pi/3)

ImXout=xbsin(2pi/3)+xcsin(-2pi/3)

void svpwm(float *ptr)

{

int A,B,C,N

double X,Y,Z,Tx,Ty,T0,T1,Tm,Th

if(usbeta>0)A=1

else A=0

if((1.732051*usalfa-usbeta)>0)B=1

else B=0

if((1.732051*usalfa-usbeta)>0)C=1

else C=0

N=A+2*B+4*C//计算扇区

X=1.732051*usbeta*Ts/udc

Y=(0.8660*usbeta+1.5*usalfa)*Ts/udc

Z=(-0.8660*usbeta+1.5*usalfa)*Ts/udc

swith(N)//各扇区工作时间

{

case 1:Tx=YTy=-Zbreak

case 2:Tx=-XTy=Ybreak

case 3:Tx=ZTy=Xbreak

case 4:Tx=-ZTy=-Xbreak

case 5:Tx=XTy=-Ybreak

default:Tx=-YTy=Z

}

if((Tx+Ty)>Ts)

{

Tx=Tx*Ts/(Tx+Ty)

Ty=Ty*Ts/(Tx+Ty)

}

T0=(Ts-(Tx+Ty))/4

T1=(Ts+Tx-Ty)/4

Tm=(Ts-Tx+Ty)/4

Th=(Ts+Tx+Ty)/4

swith(N)//比较寄存器赋值

{

case 1:*ptr=Tm*(ptr+1)=T0*(ptr+2)=Thbreak

case 2:*ptr=T0*(ptr+1)=Th*(ptr+2)=Tmbreak

case 3:*ptr=T0*(ptr+1)=T1*(ptr+2)=Thbreak

case 4:*ptr=Th*(ptr+1)=Tm*(ptr+2)=T0break

case 5:*ptr=Th*(ptr+1)=T0*(ptr+2)=T1break

default:*ptr=T1*(ptr+1)=Th*(ptr+2)=T0break

}

}

需要解决SVPWM信号波形产生、死区时间控制、实时性要求等问题，建议选择速度较快的单片机（100MPS以上且有硬件的PCA功能），或用FPGA产生SVPWM信号，用单片机做一些简单控控制接口，这样会更稳定一些。

------------------------------------以下资料引用------------------------------------

SVPWM：空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)

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。

普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥. 这六个开关器件组合起来（同一个桥臂的上下半桥的信号相反）共有8种安全的开关状态. 其中000、111（这里是表示三个上桥臂的开关状态）这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。因此称其为零矢量。另外6种开关状态分别是六个有效矢量。它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区，利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成360度内的任何矢量。

当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量，而后用这两个基本矢量矢量去表示，而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。

在变频电机驱动时，矢量方向是连续变化的，因此我们需要不断的计算矢量作用时间。为了计算机处理的方便，在合成时一般是定时去计算（如每0.1ms计算一次）。这样我们只要算出在0.1ms内两个基本矢量作用的时间就可以了。由于计算出的两个时间的总合可能并不是0.1ms(比这小)，而那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。 由于在这样的处量时，合成的驱动波形和PWM很类似。因此我们还叫它PWM，又因这种PWM是基于电压空间矢量去合成的，所以就叫它SVPWM了。

需要明白的是，SVPWM本身的产生原理与PWM没有任何关系，只是象罢了。SVPWM的合成原理是个很重要的东东，它并不只用在SVPWM，在其它一些应用中也很有用的。

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%

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