2.7PWM波、SPWM波、SVPWM的區別
2.7.1PWM波
只要控制過(guò)電機應該都知道PWM波。下面簡(jiǎn)單回顧一下PWM的基本形式:
PWM波的基本形式
PWM波本質(zhì)是利用面積等效原理來(lái)改變波形的有效值。舉個(gè)例子，一個(gè)電燈只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)狀態(tài)，那么要怎么讓它實(shí)現50%亮度的效果的呢？只需要讓它在一半時(shí)間開(kāi)，一半時(shí)間關(guān)，交替執行這兩個(gè)動(dòng)作只要頻率足夠高，在人眼（低通濾波器）看起來(lái)就是50%亮度的樣子了。而其中高電平占一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的比例，就叫做占空比。利用PWM可以實(shí)現使用離散的開(kāi)關(guān)量來(lái)模擬連續的電壓值。
2.7.2SPWM波
前面分析了，如果要平穩地驅動(dòng)三相電機轉動(dòng)，我們就需要生成三個(gè)相位相差120度的正弦波，然后形成圓形旋轉磁場(chǎng)，最終帶動(dòng)電機轉動(dòng)。但是我們最終的控制對象是MOS管的開(kāi)通和關(guān)斷，只有電壓最大值和0值兩個(gè)狀態(tài)啊，怎么去生成連續變化的正弦波呢？
用前面提到的PWM技術(shù)就可以做到，所謂SPWM就是這么干的，如下圖：
SVPWM波基本形式
大家觀(guān)察一下上圖的波形，我們用上面坐標系中的正弦波和三角波的交點(diǎn)投影到下面的坐標軸，以此確定PWM的占空比變化規律，這樣合成的PWM波，經(jīng)過(guò)低通濾波器之后，其實(shí)就等效為了一個(gè)正弦波！所以SPWM就是在PWM的基礎上用正弦波來(lái)調制合成的具有正弦波規律變化的方波。
我們把局部展開(kāi)圖放大如下所示:
SPWM調制局部放大
通過(guò)局部放大圖可以知道，鋸齒波和調制正弦波的交點(diǎn)為A和B，因此A點(diǎn)所需時(shí)間為T(mén)1，B點(diǎn)所需時(shí)間為T(mén)2，所以在該周期內，PWM所需要的脈沖時(shí)間寬度為T(mén)on。
知道了SPWM的調制方式，那么要實(shí)際產(chǎn)生一個(gè)SPWM應該怎么產(chǎn)生呢？
這里我們可以借助DSP或者M(jìn)CU來(lái)實(shí)現，這里我們以TMS320F2812為例:
DSP要產(chǎn)生產(chǎn)生PWM，我們可以使用它的EV模塊，這里主要使用它的中央對齊模式，產(chǎn)生的PWM如下圖所示:
DSP產(chǎn)生帶死區PWM波
圖中我們看到，EV模塊初始化完成以后，從0開(kāi)始遞增計數，計數到TIPR中設置的以后，開(kāi)始遞減計數，一直到0，這就完成了一個(gè)PWM周期的計數。當計數到TICMPR設置值時(shí)，PWM引腳的輸出電平開(kāi)始翻轉，這樣就產(chǎn)生了固定占空比的PWM波。那么舉一反三，只要改變TICMPR中的值不就可以產(chǎn)生不同占空比的PWM波了嗎。
仔細觀(guān)察上圖，定時(shí)器的中央計數模式，不就是我們SPWM中的三角波嗎？我們只要把TICMPR中的值按照正弦規律來(lái)設置不就能夠產(chǎn)生SPWM了嗎？其實(shí)實(shí)際就是這么做的。這是其中一相的，如果需要產(chǎn)生三相，那也是一樣的道理。
這不是很理想嗎？不對，我們在FOC控制中并不會(huì )采用SPWM的調制方式。
最主要的原因是，通過(guò)上面三個(gè)半橋逆變器電路的分析我們可以知道，我們并不好在某一時(shí)刻獨立地控制某一時(shí)刻電機的三個(gè)相電壓，也就很難合成三路這種SPWM波了；另外SPWM也比后面要說(shuō)的SVPWM的電壓利用率要低15%（具體怎么算的這里就不介紹了）。
2.6.3SVPWM波
SVPWM是目前常用的脈寬調制技術(shù)，基于空間矢量脈寬調制方法，實(shí)現了比SPWM更高的電壓利用率。關(guān)于SVPWM的具體實(shí)現在后面進(jìn)行詳細講解，這里先說(shuō)SVPWM的結果，SVPWM解算完成以后輸出的是馬鞍波，圖形如下所示
馬鞍波
這也是與SPWM最大的不同，SPWM的調制波是正弦波，而SVPWM的調制波是馬鞍波。SVPWM輸出三相調制波中存在共模分量（零序分量），該分量的存在不對實(shí)際三相電機負載產(chǎn)生影響，但是存在中性點(diǎn)對地的電位浮動(dòng)，同時(shí)就是該零序分量的存在，提高了電壓利用率。零序分量中含有大量的三次諧波，因此我們也可以通過(guò)正弦波與其對應的三次諧波來(lái)合成馬鞍波。
SVPWM調制信號中基波、零序分量及合成的馬鞍波如下所示:
SVPWM調制信號中基波、零序分量及合成馬鞍波
得到SVPWM解算輸出的馬鞍波以后，我們就可以輸入到DSP的比較寄存器TICMPR了，然后就按照馬鞍波的規矩來(lái)進(jìn)行調制，最后來(lái)驅動(dòng)電機。
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