SVPWM 在BLDC电机中的应用 自动化数控毕业设计论文完结版(伺服电机)

南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）

在图3.1所示的情况中，参考电压矢量Uout位于被基本空间矢量U0，U60所包围的扇区中，因此Uout可以用U0和U60两个基本空间矢量来表示。于是有如下等式成立：

?T?T1?T2?T0? （3-2） ?T1T2Uout?U0?U60?TT?在式(3-2)中T1和T2分别是在周期时间T中基本空间矢量U0、U60各自的作用时间，T0是0矢量的作用时间。分解Uout到α-β轴则有：

T2?Ubeta?U60sin60???T （3-3） ??Ualfa?T1U0?T2U60cos60??TT?βUbetaU60(011)T2*U60/TUoutU0（001）0T1*U0/TUalfaα

图3.1 Uout和Ualfa、Ubeta以及U0、U60的对应关系图

所有的基本空间矢量的幅值都为2VDC/3，如果它们取相对于最大的相电压VDC/3(最大的线电压为VDC，则最大的相电压为VDC/3)的标幺值，则空间矢量的幅值变成2/3,即经过归一化后的空间矢量的幅值为U0?U60?2则有： T1=

T(3Ualfa?Ubeta) （3-4） 23带入式（3-3）T2=TUbeta （3-5） 在以上的两式当中Ualfa和Ubeta表示矢量Uout相对于最大的相电压VDC/3归一化 9

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后（即取标幺值）后的（α、β）轴分量，T0=T-T1-T2是零矢量的作用时间。取T1、T2与周期T的相对值有一下等式：

T11t1=?(3Ualfa?Ubeta) （3-6）

T2T2?Ubeta （3-7）t2= T同理，如果Uout位于被基本空间矢量U60、U120所包围的扇区中，U60?U120?23，矢量作用时间的相对值可以表示为： T21?(?3Ualfa?Ubeta) （3-8）t1= T2T31t2=?(3Ualfa?Ubeta) （3-9）

T2在等式中T3是空间矢量U120在周期T中的作用时间。如果定义X、Y和Z三个变量并分别给其赋值如下式：

X=Ubeta （3-10） 1Y=(3Ualfa?Ubeta) （3-11） 21Z=(?3Ualfa?Ubeta) （3-12） 2当矢量Uout位于被基本空间矢量U0、U60所包围的扇区（即扇区0），则有t1=-Z，t2=X；当矢量Uout位于被基本空间矢量U60，U120所包围的扇区（即扇区1），则t1=Z，t2=Y。同样的，当Uout位于被其他的空间矢量所包含的扇区中时，相应的t1和t2也可以用X、Y或Z表示，对应的关系如表3.2所示。

表3.2 t1、t2与X、Y和Z的对应关系表 扇 区 U0、U60 U60、U120 U120、U180 U180、U240 U240、U300 U300、U360 t1 t2 -Z X Z Y X -Y -X Z -Y -Z Y -X 3.3 切换顺序

利用TI公司的TMS320F2806 DSP芯片产生SVPWM波比较容易，因为每个EV模块中都有对称空间矢量PWM波产生的内置硬件电路。只要基本空间矢量的开关时间确定，零矢量会根据每个周期始终有一个桥臂关断或导通的原则自动添加到PWM周期中。所以其开关顺序（五段式）如图3.2和图3.3所示（在0-60范围内）。

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PWM1PWM2T1/2T2/2T0T2/2T1/2PWM3UU60UU60U0(111)(110)(100)(100)(110)0

图3.2 一个桥臂始终导通的开关切换顺序

PWM1PWM2T1/2T2/2T0T2/2T1/2PWM3U60U0(110)(100)UU0U60(000)(100)(110)

图3.3 一个桥臂始终关断的开关切换顺序

3.4 SVPWM的调速

在图2.1中，DSP将6路PWM信号送给逆变器三个桥臂的六个功率开关器件，由此产生八种不同的开关状态输出给直流无刷电机。本小节以第一扇区为例即Uout被U0、U60两个基本空间矢量所包围，功率晶体管导通的顺序如图3.2所示。

SVPWM的调速时通过加入PWM1、PWM2和PWM3（分别对应是a、b和c三种状态）三路信号，一个PWM周期T内T1表示的是U0的作用时间，T2表示的是U60的作用时间，T0表示零矢量的作用时间。T1+T2+T0是一个固定的值（SVPWM的调制周期），而在60°的范围内Uout的方向是不断改变的，要想得到圆形磁链Uout的作用长度是保持不变的，因此T1、T2、T0的作用时间也是不断变化的，所以0矢量T0的作用时间是不断变化的可长可短从而达到了调速的目的。

3.5 PWM波的死区控制

如图2.1所示，在功率晶体管a导通时，当a切换开关状态由导通转为关断，a’由关断变为导通时，若在a管关断的瞬间功率晶体管a’导通，即a管和a’两根功率晶体管同时导通，从而发生电源短路的现象，导致电源烧毁，为了避免这种现象的发生，我们在a管关断的时候，提前将其关断，并且同时在a’管导通时将其延迟导

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