一、STM32G4 SVPWM VF開環強拖電機

1 SVPWM

1.1 SVPWM技術簡介

• SVPWM控制策略是依據變流器空間電壓（電流）失量切換來控制變流器的種新穎思路和控制策略，其主要思想在于拋棄原有的SPWM算法，采用逆變器空間電壓矢量的切換以獲得準圓形旋轉磁場，從而在不高的開關頻率條件下使得交流電機獲得較SPWM算法更好的控制性能。
  
  
• 6種電機控制狀態，1代表上橋臂打開，0代表下橋臂打開，根據上圖可以看出三相電流無法同時達到最大，所以輸出是內部的藍色圓Uout而不是外部紅色圓U1
  
• 幾個電壓之間的關系
  
  
• 111和000是電感續流狀態，這時候電感的電流無法進行突變，適合進行三相電流采樣
  

1.2 基于零序分量注入的SVPWM算法的實現

• 三次諧波的電流注入可以模擬出馬鞍波，所以可以采用零區注入來實現SVPWM

• 這種方法計算量會小很多

• 為了提高直流電壓的利用率，考慮在調制波信號中注人零序分量，其調制波表達式為:
  

• 基于以上公式在 simulink 中建立模型，打開上一章模型；

• 將 AntiPark 變換得到的 Valpha及 Vbeta 電壓，通過 AntiClark 變換得到 Va，Vb，Vc；
  

• 找到Va，Vb，Vc 中的最大值及最小值，計算V0；
  

• Va，Vb，Vc加V0，得到調制波；
  

• 計算 a,b,c三相電壓占空比；使用三相調制波除以母線電壓Vdc，然后乘以MCU定時器的計數值，即得到Ta，Tb，Tc的三相電壓切換時間；
  

• 模型中計算出來的三相調制波電壓乘-1；乘-1的原因與的STM32G4的TIM1的發波模式有關，如下圖，CH1，2，3為 PWM mode 1，即TIM計數值大于CCR值，CH1為低電平，而此處計算出來的三相調制波電壓是對應PWM mode 2，與mode1剛好相反，故此處需要乘-1。

• SVPWM模型建立完成
  

2. VF開環強拖電機

結合前文的AntiPark模塊及SVPWM模塊即可實現VF模式來驅動電機開環轉動；

1. 將AntiPark模塊及SVPWM 模型按如下連接；其中輸入的 ud，ug，Freq及Vbus均為標量，可在軟件中自行定義其值；輸出的Ta，Tb，Tc直接寫入MCU TIMER的比較值寄存器；
   

2. 增加表貼式PMSM電機模型，寫入電機參數及采樣時間；并在數據字典中增加電機相關參數，將增加的電機參數的類定義為struct，并將struct命名為motor：該方法生成的代碼為結構體數據，便于后期更改電機參數；

   • 這里需要先連接到之前文章使用的數據字典
     
     

3. 增加一個將SVPWM輸出的Ta，Tb，Tc時間轉化為一個占空比時間的模塊；
   

4. 使用Simulink自帶的逆變器轉換模塊，將三相電壓占空比轉化為實際的三相電壓；并在數據字典中增加母線電壓Udc參數，24V；
   

5. 將各個模塊連接
   

6. 電機運行，查看三相電流及速度波形；電流的頻率與我們設計輸入的頻率一致；電機轉速穩定在8左右；tABC輸出標準的馬鞍波；
   
   
   

3. VF啟動電機實驗現象

1. 將 simulink中 VF mode 模塊，右鍵點擊生成嵌入式代碼;生成代碼流程可參考之前的文章；
   
2. 將生成的代碼，拷貝至keil工程中的 MATLAB 文件夾；
   
3. 打開Keil工程，在Project窗口中MATLAB 文件夾中增加VF.c文件；
4. 修改的部分代碼：
   在外設初始化函數后增加對 VF算法的輸入賦值，在while 循環中實時采樣Vbus 電壓;
   
   在按鍵三的回調函數中，啟動和暫停PWM輸出:
   
   在ADC中斷回調函數中，讀取三相電流值;將VF算法的輸出的三相計數值寫入CCR寄存器:并將電流及計數值上傳至VOFA上位機實時顯示;
   
5. 按照之前文章的方法連接電機，編譯并下載程序，打開Keil debug，打開VOFA上位機，可以說看到輸出的三項計數值和馬鞍波
   
6. 按下按鍵3，電機旋轉，ab項的電流值顯示正常
   
7. 在 keil 的 dubug watch 串口中，輸入變量rtU，修改 Freq值，即可修改電機轉速

附學習參考網址

1. STM32G4 FOC開發實戰

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