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深入浅出FOC矢量控制--PWM波、SPWM波、SVPWM波_分量_正弦波

萌界大人物 2024-10-20 06:47:43 0

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2.7.1PWM波

只要掌握过电机该当都知道PWM波。
下面大略回顾一下PWM的基本形式:

深入浅出FOC矢量控制--PWM波、SPWM波、SVPWM波_分量_正弦波 通讯

PWM波的基本形式

PWM波实质是利用面积等效事理来改变波形的有效值。
举个例子,一个电灯只有开和关两个状态,那么要怎么让它实现50%亮度的效果的呢?只须要让它在一半韶光开,一半韶光关,交替实行这两个动作只要频率足够高,在人眼(低通滤波器)看起来便是50%亮度的样子了。
而个中高电平占一个开关周期的比例,就叫做占空比。
利用PWM可以实现利用离散的开关量来仿照连续的电压值。

2.7.2SPWM波

前面剖析了,如果要平稳地驱动三相电机迁徙改变,我们就须要天生三个相位相差120度的正弦波,然后形成圆形旋转磁场,终极带动电机迁徙改变。
但是我们终极的掌握工具是MOS管的开通和关断,只有电压最大值和0值两个状态啊,怎么去天生连续变革的正弦波呢?

用前面提到的PWM技能就可以做到,所谓SPWM便是这么干的,如下图:

SVPWM波基本形式

大家不雅观察一下上图的波形,我们用上面坐标系中的正弦波和三角波的交点投影到下面的坐标轴,以此确定PWM的占空比变革规律,这样合成的PWM波,经由低通滤波器之后,实在就等效为了一个正弦波!
以是SPWM便是在PWM的根本上用正弦波来调制合成的具有正弦波规律变革的方波。

我们把局部展开图放大如下所示:

SPWM调制局部放大

通过局部放大图可以知道,锯齿波和调制正弦波的交点为A和B,因此A点所需韶光为T1,B点所需韶光为T2,以是在该周期内,PWM所须要的脉冲韶光宽度为Ton。

知道了SPWM的调制办法,那么要实际产生一个SPWM该当怎么产生呢?

这里我们可以借助DSP或者MCU来实现,这里我们以TMS320F2812为例:

DSP要产生产生PWM,我们可以利用它的EV模块,这里紧张利用它的中心对齐模式,产生的PWM如下图所示:

DSP产生带去世区PWM波

图中我们看到,EV模块初始化完成往后,从0开始递增计数,计数到TIPR中设置的往后,开始递减计数,一贯到0,这就完成了一个PWM周期的计数。
当计数到TICMPR设置值时,PWM引脚的输出电平开始翻转,这样就产生了固定占空比的PWM波。
那么举一反三,只要改变TICMPR中的值不就可以产生不同占空比的PWM波了吗。

仔细不雅观察上图,定时器的中心计数模式,不便是我们SPWM中的三角波吗?我们只要把TICMPR中的值按照正弦规律来设置不就能够产生SPWM了吗?实在实际便是这么做的。
这是个中一相的,如果须要产生三相,那也是一样的道理。

这不是很空想吗?不对,我们在FOC掌握中并不会采取SPWM的调制办法。

最紧张的缘故原由是,通过上面三个半桥逆变器电路的剖析我们可以知道,我们并不好在某一时候独立地掌握某一时候电机的三个相电压,也就很难合成三路这种SPWM波了;其余SPWM也比后面要说的SVPWM的电压利用率要低15%(详细怎么算的这里就不先容了)。

2.6.3SVPWM波

SVPWM是目前常用的脉宽调制技能,基于空间矢量脉宽调制方法,实现了比SPWM更高的电压利用率。
关于SVPWM的详细实现在后面进行详细讲解,这里先说SVPWM的结果,SVPWM解算完成往后输出的是马鞍波,图形如下所示

马鞍波

这也是与SPWM最大的不同,SPWM的调制波是正弦波,而SVPWM的调制波是马鞍波。
SVPWM输出三相调制波中存在共模分量(零序分量),该分量的存在不对实际三相电机负载产生影响,但是存在中性点对地的电位浮动,同时便是该零序分量的存在,提高了电压利用率。
零序分量中含有大量的三次谐波,因此我们也可以通过正弦波与其对应的三次谐波来合成马鞍波。

SVPWM调制旗子暗记中基波、零序分量及合成的马鞍波如下所示:

SVPWM调制旗子暗记中基波、零序分量及合成马鞍波

得到SVPWM解算输出的马鞍波往后,我们就可以输入到DSP的比较寄存器TICMPR了,然后就按照马鞍波的规矩来进行调制,末了来驱动电机。

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