【文章內(nèi)容簡介】 開關狀態(tài)的組合從而得到一個給定的定子參考電壓矢量 Uout。參考電壓矢量 Uout 分別用 Ualfa 和 Ubeta 表示 [5]。圖 表示參考電壓矢量、與之對應的（ α、 β）軸分量 Ualfa 和 Ubeta 和基本空間矢量 U0 和 U60 的對應關系。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 9 在圖 所示的情況中 ， 參考電壓矢量 Uout 位于被基本空間矢量 U0， U60 所包圍的扇區(qū)中，因此 Uout 可以用 U0 和 U60 兩個 基本空間 矢量來表示。于是有如下等式成立： ??????????60201o u t021UTTUTTUTTTT （ 32） 在式 (32)中 T1 和 T2 分別是在周期時間 T 中基本空間矢量 U0、 U60 各 自的作用時間，T0 是 0 矢量的作用時間。分解 Uout 到 αβ軸則有： ????????????60c osUTTUTTU60s inUTTU60201a lf a602b e t a （ 33） U60(011)U o u tT1* U0/ TU a l f aα0U 0 （ 0 0 1 ）T2* U6 0/ TβUbeta 圖 Uout 和 Ualfa、 Ubeta 以及 U0、 U60的對應關系圖 所有的基本空間矢量的幅值都為 2VDC/3，如果它們?nèi)∠鄬τ谧畲蟮南嚯妷篤DC/ 3 (最大的線電壓為 VDC，則最大的相電壓為 VDC/ 3 )的標幺值，則空間矢量的幅值變成 2/ 3 ,即經(jīng)過歸一化后的空間矢量的幅值為 32UU 600 ?? 帶入式 （ 33）則有： T1= )UU3(2Tbe taalfa ? （ 34） T2=TUbeta （ 35） 在以上的兩式當中 Ualfa 和 Ubeta表示矢量 Uout 相對于最大的相電壓 VDC/ 3 歸一化南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 10后（即取標幺值）后的（ α、 β）軸分量， T0=TT1T2 是零矢量的作用時間。取 TT2 與周期 T 的相對值有一下等式： t1= )UU3(21TTb e taa lf a1 ?? （ 36） t2=beta2 UTT ? （ 37） 同理，如果 Uout 位于被基本空間矢量 U60、 U120 所包圍的扇區(qū)中， 32UU 1 2060 ?? ，矢量作用時間的相對值可以表示為： t1= )UU3(21TTbe taa lf a2 ??? （ 38） t2= )UU3(21TT be taa lf a3 ?? （ 39） 在等式中 T3 是空間矢量 U120 在周期 T 中的作用時間。如果定義 X、 Y 和 Z 三個變量并分別給其賦值如下式： X=Ubeta （ 310） Y= )UU3(21be taalfa ? （ 311） Z= )UU3(21be taalfa ?? （ 312） 當矢量 Uout 位于被基本空間矢量 U0、 U60 所包圍的扇區(qū)（即扇區(qū) 0），則有 t1=Z，t2=X；當矢量 Uout 位于被基本空間矢量 U60， U120 所包圍的扇區(qū)（即扇區(qū) 1），則 t1=Z，t2=Y。同樣的，當 Uout 位于被其他的空間矢量所包含的扇區(qū)中時，相應的 t1 和 t2也可以用 X、 Y 或 Z 表示，對應的關系如表 所示。 表 t t2 與 X、 Y 和 Z 的對應關系表 扇 區(qū) U0、 U60 U60、 U120 U1 U180 U180、 U240 U2 U300 U300、 U360 t1 Z Z X X Y Y t2 X Y Y Z Z X 切換順序 利用 TI 公司的 TMS320F2806 DSP 芯片產(chǎn)生 SVPWM 波比較容易，因為每個 EV模塊中都有對稱空間矢量 PWM 波產(chǎn)生的內(nèi)置硬件電路。只要基本空間矢量的開關時間確定，零矢量會根據(jù)每個周期始終有一個橋臂關斷或?qū)ǖ脑瓌t自動添加到PWM 周期中。所以其開關順序 （五段式） 如圖 和圖 所示（在 060 范圍內(nèi)）。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 11P W M 1P W M 2P W M 3T2/ 2T1/ 2 T0T1/ 2T2/ 2U0( 1 0 0 )U6 0( 1 1 0 )U( 1 1 1 )U6 0( 1 1 0 )U0( 1 0 0 ) 圖 一個橋臂始終導通的開關切換順序 P W M 1P W M 2P W M 3T1/ 2 T2/ 2 T0T2/ 2 T1/ 2U6 0( 1 1 0 )U0( 1 0 0 )U( 0 0 0 )U0( 1 0 0 )U6 0( 1 1 0 ) 圖 一個橋臂始終關斷的開關切換順序 SVPWM 的調(diào)速 在圖 中， DSP 將 6 路 PWM 信號送給逆變器三個橋臂的六個功率開關器件，由此產(chǎn)生八種不同的開關狀態(tài)輸出給直流無刷電機。本小節(jié)以第一扇區(qū)為例即 Uout被 U0、 U60 兩個基本空間矢量所包圍，功率晶體管導通的順序如圖 所示。 SVPWM 的調(diào)速時通過加入 PWM PWM2 和 PWM3（分別對應是 a、 b 和 c 三種狀態(tài)）三路信號，一個 PWM 周期 T 內(nèi) T1表示的是 U0 的作用時間， T2 表示的是U60 的作用時間 ， T0 表示零矢量的作用時間。 T1+T2+T0 是一個固定的值（ SVPWM的調(diào)制周期），而在 60176。的范圍內(nèi) Uout 的方向是不斷改變的，要想得到圓形磁鏈 Uout的作用長度是保持不變的，因此 T T T0的作用時間也是不斷變化的，所以 0 矢量 T0 的作用時間是不斷變化的可長可短從而達到了調(diào)速的目的。 PWM 波的死區(qū)控制 如圖 所示，在功率晶體管 a 導通時，當 a 切換開關狀態(tài)由導通轉(zhuǎn)為關斷， a’由關斷變?yōu)閷〞r，若在 a 管關斷的瞬間功率晶體管 a’導通，即 a 管和 a’兩根功率晶體管同時導通，從而發(fā)生電源短路的現(xiàn)象，導 致電源燒毀，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，我們在 a 管關斷的時候，提前將其關斷，并且同時在 a’管導通時將其延遲導南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 12通，從而避免兩根管子同時導通燒毀電源的現(xiàn)象發(fā)生。同理，另外橋臂的 4 個功率晶體管也相應的采取該方法阻止這樣的現(xiàn)象發(fā)生。本設計采用的 TMS320F2806 DSP芯片具有 可編程的 PWM 死區(qū)控制以防止上下橋臂同時輸出觸發(fā)脈沖從而很方便的直接通過軟件實際對 PWM 波進行死區(qū)控制 [6]。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 13 第四章 支持 SVPWM 發(fā)生器的硬件電路 DSP 微處理器 DSP（ digital signal processor） 是一種獨特的 微處理器 ，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接 收模擬信號 ，轉(zhuǎn)換為 0 或 1 的數(shù)字信號 。再對數(shù)字信號 進行處理 ，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度是 DSP的 兩大特色 [15]。 TMS320F2806 是 TI 公司專門為電機控制的 DSP 芯片，它除了具有 TMS320 系列 DSP 的基本功能外還具有一下特點： （ 1）采用高性能靜態(tài) CMOS 技術，使得供電電壓降為 ，減小了控制器的功耗； 25ns（ 40MIPS 處理能力）的時鐘周期極大提高了控制器的實時控制能力； （ 2）片內(nèi)有高達 32K 字的 FLASH 程序存儲器；高達 字的 16 位的數(shù)據(jù) /程序 RAM； 544 字雙端口 RAM（ DARAM）； 2K 字的單口 RAM（ SARAM）。 （ 3）兩個事件管理器 EVA 和 EVB，每個模塊 都包含以下資源：兩個 16 位 用定時器； 8 個 16 位的脈寬調(diào)制（ PWM）通道，可以實現(xiàn)三相反相器控制； PWM 的中心或邊緣校正及當外部引腳出現(xiàn)低電平時快速關閉 PWM 通道；可編程的 PWM 死區(qū)控制以防止上下橋臂同時輸出觸發(fā)脈沖； 3 個捕獲單元；片內(nèi)光電編碼器接口電路。 （ 4）可擴展的外部存儲器總共有 192K 字空間，分別為 64K 的程序存儲空間、64K 字的數(shù)據(jù)存儲空間和 64K 字的 I/O 空間。 （ 5）片內(nèi)集成的看門狗定時器可以防止由于意外情況而造成程序運行的死循環(huán)5 個外部中斷（ 2 個驅(qū)動保護、 1 個復位和兩個可屏蔽中斷）。 （ 6） 串行通信接口（ SCI）模塊； 16 位串行外部設備接口（ SPI）模塊；時鐘 電路模塊 ；高達 40 個可單獨編程或復用的通用輸入 /輸出引腳；電源管理，具有 3 種低功耗模式，能獨立地將外圍器件轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)入低功耗工作模式。 由以上特點可以看出 TMS320F2806事件管理器模塊集成了電機控制常用的外圍電路，便利的 SCI、充足的 I/O 通道， 40MIPS 的執(zhí)行速度，非常適用于電機控制 [8]。 DSP 基本外圍電路設計 外圍電路是用來保證 DSP正常運行所必須的電路單元，它主要包括電源電路，時鐘和鎖相環(huán)濾波電路，復位電路等 [14]。以下對它們逐一進行介紹。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 14 電源電路 電源電路的選擇是硬件系統(tǒng)設計的一個重要部分，設計的好壞對系統(tǒng)影響很大。對 于 DSP芯片而言，一般有以下 4種電壓需要電源電路提供： （ 1） DSP內(nèi)核電壓?，F(xiàn)代 DSP為了省電，通常把內(nèi)核電壓和外圍電路的供電分開，內(nèi)核工作于低電壓以減少功耗。 （ 2） DSP外設電壓。主要給 DSP的片內(nèi)外設供電。 （ 3） Flash編程電壓。 （ 4） 模擬電路電壓。為了減少電源噪聲和互相干擾，數(shù)字電路和模擬電路一般要 獨立供電。 對于芯片的選擇通常要考慮以下 幾個方面的問題： （ 1）輸入和輸出 電壓。也就是外部提供給系統(tǒng)的電壓時多少？系統(tǒng)需要多大的電壓？ （ 2）輸出電流，也就是輸出功率。這需要考慮每個元器件的能夠承受的最大電流，看所選的芯片能否提供這么大的功率。 （ 3）成本。成本是硬件開發(fā)必須考慮的。 綜合以上條件考慮，本設計選用了 TPS7333。輸入電壓 5V，輸出電壓 ，輸出最大電流 500mA，再加上其十分低的壓降（輸出電流為 100mA時，約為 45mV）和較低的靜態(tài)電流，以及很低廉的價格，完全能滿足系統(tǒng)的要求。 時鐘電路 首先要明確的如何選用系統(tǒng)時鐘電路 ?這可以從系統(tǒng)所需時鐘 信號的電氣指標來說 明。系統(tǒng)時鐘的選擇主要考慮因素有： (1)頻率。系統(tǒng)需要多大的頻率，即系統(tǒng)工作于什么頻率下。 (2)信號電平。是 5V還是 ，是 TTL電平還是 CMOS電平等。 (3)驅(qū)動能力。整個系統(tǒng)有多少芯片需要提供時鐘。 TMS320F2806具有嵌入到內(nèi)部的鎖相環(huán) (PLL)電路，可以從一個較低的外部時鐘通過鎖相環(huán)倍頻電路從而實現(xiàn)內(nèi)部倍頻。本系統(tǒng)采用了 一 個 20MHz的晶體振蕩器(F2806外部時鐘范圍通常為 4MHz~20MHz)， 完全能滿足系統(tǒng)所需的要求。 復位電路 所有微控制器的 啟動流程都不通用，由于硬件的復雜性，必須運行一段出廠家定義的短小的 “復位程序 ”來使硬件處于一種正確的狀態(tài)，然后再開始執(zhí)行用戶程序。運行這個復位程序需要時間并且要求微控制器的振蕩器已經(jīng)運行 。 TMS320F2806的南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 15復位信號低電