基于零序注入SVPWM方案在R501芯片上的嵌入式开发实现说明

只看该作者 · 2025-4-30 16:14

本帖最后由 zyz0926 于 2025-4-30 16:21 编辑

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1.原理介绍
关于CSVPWM（零序注入，carrier-based，ZSV）与经典的SVPWM（空间矢量，Vecter-Space-based）的等效性问题，具体可以参考文献《Relationship Between Space-Vector Modulation and Three-Phase Carrier-Based PWM: A Comprehensive Analysis》。
其核心思想是通过动态计算三相调制波的最大值和最小值，生成一个零序分量 Vzero，使得修正后的调制波在载波比较时能够最大化利用直流母线电压，同时保持线电压不变。
关键公式：

file:///C:/Users/apex/AppData/Local/Temp/ksohtml21932/wps2.jpg

其中Va,Vb,Vc 为原始三相调制波；Vzero是注入的零序分量，使得修正后的调制
波 Vx_new=Vx+Vzero尽可能对称分布。

图1 CSVPWM工作原理图
其原理图如上，电流环PI调节器得到d-q轴的参考电压ud_ref和uq_ref之后，通过坐标变换直接得到静止三相坐标ABC下的参考电压ua，ub，uc；接着按照上述计算公式计算零序分量Vzero，就可以获得马鞍波波形输入到PWM模块，来获得对应的三相占空比输出的PWM波形。

2.实现过程
用户需根据自己程序内的基于空间矢量控制实现的SVPWM函数，具体计算出各个扇区下对应的占空比计算结果表达式。注意：不同程序的扇区顺序判断可能存在差异，按照实际程序的逻辑定义来进行计算。
计算结果如下：
表1 基于扇区判断下的SVPWM输出结果表

注：表格内的均为ipark变换后输出的电压分量标幺化结果；
完成扇区结果的计算整理表后，需要制定扇区的规则定义，即用户需定义三相电压的输入分量Ua,Ub,Uc,，以保证用户最终实现的基于零序注入的SVPWM的计算结果在各个扇区下，也是跟空间矢量的计算结果保持一致。
其中电压注入基准的计算公式为：

表2 基于扇区判断与电压注入基准的对应关系表

最终得到的三相PWM占空比输出即为：
EPwmA.CMPA= (e+Ua);
EPwmB.CMPA = (e+Ub);
EPwmC.CMPA = (e+Uc);

那么基于零序注入SVPWM原理下的占空比输出结果如下：
表3 基于零序注入下的SVPWM输出结果表

只需要保证表1以及表3的结果数据是完全一致，就可以实现空间矢量SVPWM到零序注入SVPWM的逻辑转换过程。

3.算法举例
核心点在于设置三相电压的输入分量Ua,Ub,Uc。以极海实现的案例举例说明，三相输入设计完毕后，
各个扇区的三相实际计算结果如下：
表4 极海基于零序注入SVPWM算法输出结果表

对比表1的结果可知，实际的输出是完全一致的，理论证明了此算法的实际可行性。

4.结果测试
在使能状态下，实际测试两种方案下的三相占空比输出TA-TA1,TB-TB1,TC-TC1的差值，实际仿真测试结果如下，即可以证明两种方案下的实际输出完全是等效的。唯一的缺点是过调制区无法兼容到。

但是基于零序注入的SVPWM函数，实现方式更为简单，实际测试结果，在240M主频下，仅仅用时27cycle左右即可计算完成，而基于扇区判断的SVPWM函数则需要183cycle左右。

只看该作者 · 2025-4-30 16:21

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