TI给的SVPWM原理及编程实现
(完整)SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解第五修改版
一直以来对SVPWM 原理和实现方法困惑颇多,无奈现有资料或是模糊不清，或是错误百出。
经查阅众多书籍论文,长期积累总结，去伪存真,总算对其略窥门径。
未敢私藏，故公之于众。
其中难免有误，请大家指正，谢谢！空间电压矢量调制 SVPWM 技术SVPWM 是近年发展的一种比较新颖的控制方法,是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽 可能接近于理想的正弦波形。
空间电压矢量PWM 与传统的正弦PWM 不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。
SVPWM 技术与SPWM 相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形,而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数字化。
下面将对该算法进行详细分析阐述。
SVPWM 基本原理SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合,使其平均值与给定电压矢量相等。
在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中,可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。
两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加,从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态,从而形成PWM 波形。
逆变电路如图 2-8 示.设直流母线侧电压为dc U ，逆变器输出的三相相电压为AO U 、BO U 、CO U ，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢量AO u 、BO u 、CO u ，它们的方向始终在各相的轴线上,而大小则随时间按正弦规律做变化,时间相位互差120°。
假设m U 为相电压基波峰值，f 为电源频率，则有:(23)(23)(23)(23)()cos ()2()cos(2[]2()cos(23)[]2j tj t m AO m j t j t m BO m j t j t m CO m U U t U t e e UU t U t e e U U t U t e e ωωωπωπωπωπωωπωπ----+-+==+=-=+=+=+ （1-1） 在三相静止坐标系下，0232()() ()=()()()j AO AO j BO BO j CO CO t U t e t U t e t U t eππ-==u u u三相电压空间矢量相加的合成空间矢量s ()t u 为02323s (2(23)2(2(23)23(23)(2()()()()()()()()[]22[]2[]232j j j AO BO CO AO BO CO j t j t j t j t j m m j t j t j m j t j t j t j t j t j t m m t t t t U t e U t e U t e U U e e e e e U e e e U e e e e e e U e ππωωωπωππωπωππωωωωπωωπ-----+-+---+--=++=++=+++++=+++++=u u u u j tω在αβ坐标系下（此处用到的clark 变换或称3/2变换为等幅值变换）， α轴和β轴合成适量的分量如下，11cos 1cos 222cos(23)sin 3cos(23)022m r m m r m U t u t U t U u t U t αβωωωπωωπ⎡⎤⎡⎤--⎢⎥⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢=-=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎣⎦⎣⎦⎢⎥+-⎣⎦⎢⎣⎦此坐标系下，三相电压空间矢量相加的合成空间矢量s ()t u 为s ()j t m t U e ω=u （1-2）在αβ坐标系下(此处用到的clark 变换或称3/2变换为等功率变换）11cos 1222cos(23)333cos(23)022cos 3sin 2m r m r m m U t u U t u U t t U t αβωωπωπωω⎡⎤⎡⎤--⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥+-⎣⎦⎢⎥⎣⎦⎡⎤=⎢⎥⎣⎦此坐标系下,三相电压空间矢量相加的合成空间矢量s ()t u 为s 3()2j tm t U e ω=u （1-3) 可见s ()t u 是一个旋转的空间矢量，且以角频率ω=2πf 按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量s ()t u 在三相坐标轴（a,b ，c ）上的投影就是对称的三相正弦量.图 1—1 逆变电路由于逆变器三相桥臂共有6个开关管，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量,特定义开关函数Sx （x=a 、b 、c) 为：⎩⎨⎧=下桥臂导通上桥臂导通01x S (1—4) （Sa 、Sb 、Sc ）的全部可能组合共有八个，包括6个非零矢量 Ul(001)、U2（010）、U3（011)、U4（100)、U5(101)、U6（110）、和两个零矢量 U0（000）、U7(111），下面以其中一种开关组合为例分析，假设Sx(x=a 、b 、c ）=（100)，此时矢矢U4矢100矢⎪⎩⎪⎨⎧=++=-=--===0,,0,cN bN aNc d cN aN dc bN aN dc ca bc dc ab U U U U U U U U U U U U U U （1-5） 求解上述方程可得：Uan=2Ud/3、UbN=-Ud/3、UcN=-Ud/3。
SVPWM原理介绍
SVPWM 原理介绍SVPWM 原理介绍PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调整，这是⼀种利⽤⾯积等效原理实现的控制技术。
SVPWM（Space Vector PWM）空间⽮量PWM控制，因为控制电动机内部的圆形旋转磁场，最终需要控制的是电压空间⽮量。
⼀般控制电机的三相电压相互成120度，以正弦的形式变换。
我们需要控制的就是这三相电压呈现这种形式来最终控制到电磁转矩。
主电路图如下所⽰：由于逆变器三相桥臂共有6个开关管，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压⽮量，特定义开关函数Sx(x=a、b、c) 为：(Sa、Sb、Sc)的全部可能组合共有⼋个，包括6个⾮零⽮量 Ul(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、和两个零⽮量 U0(000)、U7(111)，下⾯以其中⼀种开关组合为例分析，假设Sx(x=a、b、c)=(100)，此时：求解上述⽅程可得：UaN=2Ud/3、UbN=-Ud/3、UcN=-Ud/3。
同理可计算出其它各种组合下的空间电压⽮量，列表如下：⼋个基本电压空间⽮量的⼤⼩和位置如下图所⽰：如果某⼀瞬间要求的电压控制键⽮量在第⼀扇区，那么可以根据第⼀扇区的⽮量U4以及U6以及零⽮量U0或U7合成所要求的⽮量U。
经过计算，可以得到各⽮量的状态保持时间为：式中 m 为 SVPWM 调制系数（调制⽐）：若要求Uref的模保持恒定，则Uref的轨迹为⼀圆形；若要求三相电压波形不失真（即不饱和），则Uref的轨迹应在正六边形内部；结合此两点可知Uref的模取最⼤值时的轨迹为正六边形的内切圆，此时m=1，故m<=1。
我们以减少开关次数为⽬标，将基本⽮量作⽤顺序的分配原则选定为：在每次开关状态转换时，只改变其中⼀相的开关状态。
并且对零⽮量在时间上进⾏了平均分配，以使产⽣的 PWM 对称，从⽽有效地降低PWM的谐波分量。
空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）
空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）在交流变频控制系统中的应用越来越广泛，提高SVPWM模块的可复用性、可靠性、并缩短其开发周期成为重要研究课题。
现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Arrays）具有简洁、经济、高速度、低功耗等优势，又具有全集成化、适用性强、开发周期短等优点，利用FPGA 实现SVPWM可以提高SVPWM的可复用性，有重要的现实意义。
本文给出了基于DSP和FPGA的交流变频控制系统的硬件设计方案，搭建了由DSP最小系统、FPGA最小系统、电流检测电路、转速和位置测量电路等组成的硬件平台，完成了印刷电路板的绘制，并对该系统进行了硬件调试。
文中介绍了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）原理，并重点研究了基于FPGA 的SVPWM的实现方法。
根据其算法将SVPWM按功能划分为扇区计算模块、基本电压矢量作用时间计算模块、过调制控制模块、SVPWM时间生成模块、调制波生成模块和脉冲生成模块等六个子功能模块。
先对各个子模块进行设计、仿真、验证，再将整个系统组合起来进行仿真、验证，最后在设计的硬件平台上测试了PWM波形。
最后以电机为控制对象进行了开环变频试验，电机能够正常运行，且电机定子电流为正弦波，表明基于FPGA的SVPWM模块功能正确，达到了预期的目标。
本文利用FPGA实现SVPWM，开发周期短，可移植性好，能够以IP核的形式嵌入到其它系统中去，具有很强的应用价值..……基于FPGA 的SVPWM实现方法研究SVPWM 从交流电机角度出发，控制开关，形成PWM 波，使电机中产生的实际磁链矢量逼近跟踪定子磁链给定的理想圆型磁链。
这样它能明显减小逆变器输出电流的谐波成分及电动机的谐波损耗、降低脉动转矩。
并且其控制简单，数字化方便，电压利用率高，已经成为现在电流调速中的主流发展方向。
目前实现SVPWM 的算法是使用电机控制专用DSP,例如TI 公司的TMS320F2812 或AD 公司的ADMC 系列，但这些控制器只能产生6 路或12 路得PWM 信号，不能满足多轴控制的需要，如果控制多轴系统需要增加DSP 的数量，是结构复杂，成本提高。
SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解130801
空间电压矢量调制SVPWM 技术SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。
空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。
SVPWM技术与SPWM相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数字化。
下面将对该算法进行详细分析阐述。
1.1SVPWM基本原理SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。
在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。
两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM 波形。
逆变电路如图1-1 示。
设直流母线侧电压为U dc，逆变器输出的三相相电压为U A、U B、U C，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢量U A(t)、U B(t)、U C(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120°。
假设U m 为相电压有效值，f 为电源频率，则有：()cos()()cos(2/3)()cos(2/3)A mB m Cm U t U U t U U t U θθπθπ=⎧⎪=-⎨⎪=+⎩ (1-1)其中，2ft θπ=，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量U(t)就可以表示为：2/34/33()()()()2j j j A B C m U t U t U t e U t e U e ππθ=++=(1-2)可见 U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的1.5倍，U m 为相电压峰值，且以角频率ω=2πf 按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量 U(t)在三相坐标轴(a ，b ，c)上的投影就是对称的三相正弦量。
简述SVPWM原理
简述SVPWM原理随着现代电力电子技术的不断发展，变频调速技术在各种工业应用中得到了广泛应用。
其中，空间矢量调制技术（SVPWM）是一种高效、精确的变频调速技术，其原理也是目前工业应用中最为成熟的。
SVPWM技术的基本原理是将三相电压转换为两个相电压，再通过控制两个相电压的大小和相位来控制电机的转速和转向。
具体来说，SVPWM技术是通过对三相电压进行分解，得到两个正弦波电压和一个直流电压，再将这些电压转化为三相电压输出，从而实现对电机的控制。
SVPWM技术的实现主要依靠三个步骤：电压矢量合成、矢量选择和PWM控制。
其中，电压矢量合成是将两个正弦波电压和一个直流电压合成为一个空间矢量；矢量选择是根据电机运行状态选择合适的空间矢量；PWM控制是将选择的空间矢量转化为PWM信号输出，从而控制电机。
具体来说，电压矢量合成的公式为：$$V_{alphabeta}=sqrt{V_{alpha}^2+V_{beta}^2}$$其中，$V_{alpha}$和$V_{beta}$分别是两个正弦波电压，$V_{alphabeta}$是合成后的空间矢量。
矢量选择的原则是选择与电机磁通矢量最接近的空间矢量，以最大程度地减小电机的电磁波干扰和功率损耗。
具体来说，矢量选择的公式为：$$V_{0}=frac{2}{3}V_{dc}$$$$V_{1}=frac{1}{3}V_{dc}+frac{sqrt{3}}{3}V_{alphabeta}$$$$V_{2}=frac{1}{3}V_{dc}-frac{sqrt{3}}{3}V_{alphabeta}$$其中，$V_{dc}$是直流电压，$V_{0}$、$V_{1}$和$V_{2}$分别是零矢量、正序矢量和负序矢量。
PWM控制是将选择的空间矢量转化为PWM信号输出，从而控制电机。
具体来说，PWM控制的公式为：$$T_{on}=frac{V_{a}-V_{0}}{V_{dc}}$$$$T_{off}=frac{V_{dc}-V_{a}}{V_{dc}}$$其中，$T_{on}$和$T_{off}$分别是PWM信号的开启时间和关闭时间，$V_{a}$是电机的电压。
svpwm快速实现方法及其在电机驱动中的应用
svpwm快速实现方法及其在电机驱动中的应用《svpwm快速实现方法及其在电机驱动中的应用》一、介绍在现代电机驱动系统中，空间向量脉宽调制（SVPWM）技术作为一种高效、精确的电机控制方法，广泛应用于交流电机的驱动中。
本文将介绍SVPWM的快速实现方法，并讨论其在电机驱动中的应用。
二、SVPWM的基本原理SVPWM是通过控制电机三相电压的大小和相位来实现对电机的精确控制。
其基本原理是将电机三相电压转换为一个空间向量，然后通过调制这个空间向量来控制电机的转速和转矩。
在SVPWM中，通过合理的空间向量拟合和PWM信号生成，可以实现对电机的无感应、高精度控制。
三、SVPWM实现方法1. 基于复向量旋转的SVPWM实现首先介绍了基于复向量旋转的SVPWM实现方法，该方法通过复数运算来实现空间向量的计算和PWM信号的生成。
复向量旋转方法适用于对SVPWM原理有深入理解并且对数学运算熟练的工程师，能够实现高精度的SVPWM控制。
2. 快速算法实现接着介绍了基于快速算法的SVPWM实现方法，该方法通过查表和逻辑运算来快速计算出SVPWM所需的PWM信号。
快速算法实现方法简化了SVPWM的计算过程，降低了计算复杂度，提高了实时性，适合于对SVPWM控制要求高，且对算法实现有一定挑战的工程师。
四、SVPWM在电机驱动中的应用1. 实现高效节能的电机控制通过SVPWM技术，可以精确控制电机的转速和转矩，实现高效节能的电机控制。
SVPWM在各种类型的电机中都有广泛的应用，包括感应电机、同步电机和永磁同步电机等。
2. 提高电机系统的动态响应性能SVPWM技术能够快速、精确地控制电机的输出，从而提高电机系统的动态响应性能。
在需要高动态性能的应用中，如电动汽车、电梯和风力发电机等，SVPWM技术的应用可以显著提高系统的性能指标。
3. 降低电机系统的噪音和振动由于SVPWM技术可以精确控制电机的输出，可以降低电机系统的噪音和振动。
SVPWM的原理讲解以及应用过程中的推导与计算
SVPWM的原理讲解以及应用过程中的推导与计算SVPWM(空间矢量调制技术)，是一种电机调速技术，通过在三相电流中引入一个辅助电流，将三相电流分解为一个基础正弦波电流和一个辅助电流，然后根据基础正弦波电流和辅助电流的大小和相位关系，控制电机输出的磁场方向和大小。
SVPWM可以提高电机的效率和控制精度，并减小电机的振动和噪音。
1.电机模型分析：首先，对电机进行建模和分析。
通过将电机抽象为一个旋转矢量图，分析电机的磁场分布和电流控制。
2.空间矢量图：根据电机模型分析，可以得到电机的矢量图。
矢量图用于描述电机的磁场方向和大小，有助于理解电机的运行原理。
3.矢量控制：根据矢量图，可以控制电机的磁场方向和大小。
通过控制电流矢量的大小和相位关系，可以控制电机的输出磁场。
4.空间矢量调制：SVPWM通过将电流矢量分解为一个基础正弦波电流和一个辅助电流，再根据它们的大小和相位关系，控制电机的输出磁场。
辅助电流可以用来改变电机的输出磁场方向，基础正弦波电流用来控制电机的输出磁场大小。
5.SVPWM计算：为了实现SVPWM，需要对电流进行计算和控制。
首先，根据需要的输出磁场向量，计算出对应的辅助电流和基础正弦波电流。
然后，根据电机的控制策略，计算出实际的电流指令。
在计算辅助电流和基础正弦波电流时，可以采用矢量旋转和空间矢量分解的方法。
通过将输出磁场向量进行数学运算和变换，可以得到电流矢量的大小和相位。
具体的计算过程可以按照以下步骤进行：1.确定需要的输出磁场向量的大小和相位。
2.将输出磁场向量进行矢量旋转和变换，得到一个新的矢量。
矢量旋转和变换的具体方法可以根据电机的控制策略和转子位置来确定。
3.将新的矢量分解为一个基础正弦波电流和一个辅助电流。
辅助电流用于改变输出磁场的方向，基础正弦波电流用于控制输出磁场的大小。
4.根据基础正弦波电流和辅助电流的大小和相位关系，计算出实际的电流指令。
根据电机的控制策略，可以使用速度环、电流环等控制器来计算输出的电流指令。
SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解
S V P W M的原理及法则推导和控制算法详解LEKIBM standardization office【IBM5AB- LEKIBMK08- LEKIBM2C】一直以来对SVPWM原理和实现方法困惑颇多，无奈现有资料或是模糊不清，或是错误百出。
经查阅众多书籍论文，长期积累总结，去伪存真，总算对其略窥门径。
未敢私藏，故公之于众。
其中难免有误，请大家指正，谢谢！1空间电压矢量调制 SVPWM 技术SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。
空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。
SVPWM技术与SPWM相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数字化。
下面将对该算法进行详细分析阐述。
1.1 SVPWM基本原理SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。
在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。
两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM 波形。
逆变电路如图 2-8 示。
设直流母线侧电压为Udc，逆变器输出的三相相电压为UA、UB、UC，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢量UA(t)、UB(t)、UC(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120°。
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TI给的SVPWM原理及编程实现
SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制）是一种常用的交流电机控制技术，可实现电机的高效运行和精确控制。
本
文将介绍SVPWM的原理以及如何进行编程实现，以DQ坐标系为基础展开
讨论。
SVPWM的原理可以分为两个主要部分：动态切换模式和矢量合成。
动态切换模式主要是通过改变电机相电流的矢量方向和大小来实现电
机的控制。
在SVPWM中，通过将一个周期内的电压矢量按照特定的时间比
例进行切换，来控制电机定子绕组上的电流。
这种切换是动态的，可以根
据控制需求实时调整。
矢量合成则是根据电机电压的有效值和频率，将每个周期内的电压矢
量进行合成，以得到电机理想输出的角速度和电流。
这一步骤主要使用空
间矢量的三角函数运算进行实现。
在编程实现SVPWM时，一种常用的方法是使用DQ坐标系。
DQ坐标系
将三相交流电机的空间矢量分解为直轴（D轴）和交轴（Q轴）两个独立
的分量，便于控制和计算。
下面将详细介绍DQ坐标系的编程实现。
首先，需要将三相电压转换为DQ坐标系下的电压。
这可以通过三相
电压和电机角速度的变换矩阵来实现。
变换矩阵的计算公式如下：```
Vd = Va*cos(theta) + Vb*cos(theta-2*pi/3) +
Vc*cos(theta+2*pi/3)
```
Vq = -Va*sin(theta) - Vb*sin(theta-2*pi/3) -
Vc*sin(theta+2*pi/3)
```
其中，`Va`、`Vb`和`Vc`分别是三相电压，`Vd`和`Vq`是DQ坐标系下的电压，`theta`是电机角度。
接下来，需要计算DQ坐标系下的电压大小和方向。
这可以通过以下公式得到：
```
Vmag = sqrt(Vd^2 + Vq^2)
```
```
Vtheta = atan(Vq/Vd)
```
其中，`Vmag`是电压大小，`Vtheta`是电压方向。
然后，根据需要的电流大小和方向，可以计算出DQ坐标系下的电压矢量。
这可以使用以下公式进行计算：
```
Vd_ref = Iref*cos(theta) + Vc*cos(theta-pi/3)
```
Vq_ref = Iref*sin(theta) + Vc*sin(theta-pi/3)
```
其中，`Iref`是需要的电流大小。
最后，将计算得到的DQ坐标系下的电压矢量转换回三相电压，使用反变换矩阵进行计算。
反变换矩阵的计算公式如下：
```
Vc=0.5*(Vd+j*Vq)
```
```
Va = Vc*cos(theta) - Vq*sin(theta)
```
```
Vb = Vc*cos(theta-2*pi/3) - Vd*sin(theta-2*pi/3)
```
至此，SVPWM的编程实现就完成了。
通过不断重复以上步骤，可以实时调整电机的电流和速度，从而实现对电机的高效控制。
需要注意的是，在进行SVPWM编程实现时，还需要考虑电机的具体参数和控制策略。
参数的选择对电机的性能和效率有很大影响，因此需要根
据具体情况进行调整和优化。
同时，控制策略的选择也需要根据实际需求进行判断，以达到预期的效果。
总之，SVPWM是一种常用的交流电机控制技术，通过动态切换模式和矢量合成来实现电机的高效运行和精确控制。
通过编程实现SVPWM时，可以使用DQ坐标系对电机的电压进行转换和计算，以达到控制的目的。