基于TMS320F28335的SVPWM信号发生器

yuchengze

摘要
电压空间矢量脉宽调制能提高直流侧电压利用率，其应用范围已跨越变频调速系统，进入各个领域。文中在分析SVPWM原理的基础上，结合三相H桥逆变电路的特点，介绍了TMS320F28335的SVPWM信号发生器设计，并实现了逆变桥一相断路情况下的SVPWM波。通过硬软件结合，在DSP实验平台上进行了调试和实验观察，给出实验结果波形。实验证明，基于DSP的SVPWM信号发生器具有实现简单方便、易于数字化的特点，能更好地满足功率器件对驱动信号的不同要求，便于实现容错控制。
电压空间矢量脉宽调制技术(Space Vector PulseWidth Modulate，SVPWM)是矢量控制技术实现的重要环节。在电机实现变频调速的控制方法中，PWM的输出是调速系统的最后一个环节，因此对整体系统的性能起到关键作用。SVPWM是PWM波产生技术的一种，具有电压利用率高、谐波成分低、控制功率管开关次数少、功耗小等特点，可以结合矢量算法，最大限度地发挥设备性能，因此被越来越多的变频调速系统所采用。
现有容错控制系统，由于控制器PWM引脚数量和运算能力限制，多采用电流滞环控制方法，而未能充分利用直流侧电压。TMS320F28335是32位浮点DSP控制器，是目前先进的控制器之一，运算能力强，可应用于电机实时控制系统中，具有18路PWM输出，为容错控制系统提供足够的驱动信号。因而，文中介绍了基于TMS320F28335的SVPWM信号发生器的基本原理和方法实现，并对逆变桥故障时的电压空间矢量进行了分析，实现了三相H桥逆变电路正常状态下和一相故障时的驱动信号发生器设计，可应用于容错电机矢量控制系统中。
1 三相SVPWM基本原理
电压空间矢量PWM控制把逆变器和交流电机视为一体，以三相对称正弦波电源供电时交流电动机的理想磁链圆为基准，通过交替使用不同的电压空间矢量来控制实际磁链轨迹，以追踪基准磁链圆，由追踪的结果决定变频器的开关模式，形成PWM波。三相H桥逆变电路如图1所示，同一桥臂的两个开关管不能同时导通，每相的H桥具有3种开关状态，用“1”表示T1和T4导通;“0”表示T2和T4导通，“-1”表示T2和T3导通，定义开关状态S=(Sa，Sb，Sc)，则共组成27种开关矢量，-1-1-1～111。