CN108023527A - 一种h桥驱动电路的svpwm控制方法 - Google Patents
一种h桥驱动电路的svpwm控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于驱动电路控制技术领域，具体涉及一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法。一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，包括如下步骤：步骤1将SVPWM控制算法与其控制的功率管一一对应：设定三相H桥驱动电路与普通三相驱动电路具有相同的开关量；步骤2计算SVPWM控制算法输出的功率管的开通时间。提供一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，能够提高控制驱动器的效率与系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于驱动电路控制技术领域，具体涉及一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法。
背景技术
传统三相H桥驱动电路采用SPWM控制方法，原理是对其一个H桥采用SPWM计算，即对电机的一个绕组采用SPWM控制方法，并使另外两相采用与它相差120度的方法对电机进行控制，从而驱动电机转动。
SPWM控制方法着眼于生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源，通过将一个正弦信号作为基准调制波，与一个高频等腰三角信号进行比较，得到了一个等距、等幅但宽度不同的脉冲序列。
而SVPWM控制方法是将逆变器和电动机看成一个整体，用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量，建立逆变器功率器件的开关状态，并依据电机磁链和电压的关系，从而实现对电动机恒磁通变压变频调速。若忽略定子电阻电压降，当定子绕组施加理想的正弦电压时，由于电压空间矢量为等幅的旋转矢量，故气隙磁通以恒定的角速度旋转，轨迹为圆形。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，能够提高控制驱动器的效率与系统的稳定性。
本发明采用的技术方案：
一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，包括如下步骤：
步骤1将SVPWM控制算法与其控制的功率管一一对应：
设定三相H桥驱动电路与普通三相驱动电路具有相同的开关量。
步骤2计算SVPWM控制算法输出的功率管的开通时间。
所述步骤1中，将三相H桥驱动电路中，功率管a与功率管f*具有相同的开关状态，设为开关量a；功率管b与功率管e*具有相同的开关状态，设为开关量b；功率管c与功率管d*具有相同的开关状态，设为开关量c；功率管d与功率管c*具有相同的开关状态，设为开关量c*；功率管e与功率管b*具有相同的开关状态，设为开关量b*；功率管f与功率管a*具有相同的开关状态，设为开关量a*。
所述步骤2中，包括：
步骤2.1将步骤1中12个功率管a、a*、b、b*、c、c*、d、d*、e、e*、f、f*分配八种空间电压矢量；
步骤2.2得到扇区号与扇区对应关系；
步骤2.3得到扇区号、扇区、时间、斩波的比较值对应关系；
步骤2.4驱动电机。
所述步骤2.1，对于电机控制，当功率管a或b或c导通时，设为“1”，则相应的功率管a*或b*或c*关断，设为“0”，反之亦然；因此三相H桥驱动电路中的六个开关量a、a*、b、b*、c、c*的开通与关断共有八种空间电压矢量：100、110、010、011、001、101、000、111；即12个功率管a、a*、b、b*、c、c*、d、d*、e、e*、f、f*共有八种空间电压矢量，这八种空间电压矢量将电压空间分成六个扇区，两个零矢量作用于圆点。
所述步骤2.2的具体步骤为：
将两个相邻的基本空间电压矢量U0和U60所合成的电压矢量Uout进行映射可得到式(1)，
其中：T表示一个PWM周期时间长度，T1和T2分别表示一个周期时间T中基本空间矢量U0和U60各自所作用的时间，且T0+T1+T2＝T；
定义式(2)，再定义6个变量Vref1、Vref2、Vref3、A、B、C，并假设如果Vref1>0，则A＝1，否则A＝0；如果Vref2>0，则B＝1，否则B＝0；如果Vref3>0，则C＝1，否则C＝0；设扇区号N＝4C+2B+A，则很容易得到N与扇区Sector的对应关系；
所述步骤2.3的具体步骤为：
定义式3，其中Udc为直流母线电压，再定义X、Y、Z，可以发现每个扇区的两个基本矢量在一个PWM周期的作用时间T1和T2都可以用X、Y、Z表示；
为了保证三相桥臂在一个PWM周期中导通的占空比，假设斩波的比较值为Ta、Tb、Tc，并定义式4，
并将Taon、Tbon、Tcon赋给Ta、Tb、Tc，则N、Sector、T1、T2、Taon、Tbon、Tcon的对应关系如表1所示；
表1 N、Sector、T1、T2、Taon、Tbon、Tcon的对应关系表
所述步骤2.4的具体步骤为：
将Taon、Tbon和Tcon与设置为连续递增/减模式的DSP芯片定时器进行比较后得到PWM脉冲，控制三相H桥功率管的通断，从而在PMSM的三相定子绕组中产生相位相差120°的正弦波电流，形成圆形磁场，驱动电机转动。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法中，气隙磁通为圆形，具有较低的转矩脉动、的电压和电流谐波畸变率，使系统运行更平稳，更安全，可靠性更高；
(2)本发明提供的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，母线电压利用率高约15％，其控制驱动器的效率也比SPWM控制方法的效率高约15％；
(3)本发明提供的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，能够提高整个伺服控制系统的效率，减少系统重量，减少设备费用
附图说明
图1为三相H桥驱动电路；
图2为普通三相驱动电路；
图3为基本空间矢量与对应的开关矢量的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法作进一步详细说明。
本发明提供的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，包括如下步骤：
步骤1.将SVPWM控制算法与其控制的功率管一一对应
如图1所示，功率管a与功率管f*具有相同的开关状态，设为开关量a；功率管b与功率管e*具有相同的开关状态，设为开关量b；功率管c与功率管d*具有相同的开关状态，设为开关量c；功率管d与功率管c*具有相同的开关状态，设为开关量c*；功率管e与功率管b*具有相同的开关状态，设为开关量b*；功率管f与功率管a*具有相同的开关状态，设为开关量a*。则三相H桥驱动与图2所示的普通三相驱动电路具有相同的开关量a、a*、b、b*、c、c*。
步骤2.计算SVPWM控制算法输出的功率管的开通时间
对于电机控制，当上桥臂的一个功率管导通时(即a或b或c为“1”)，则相应的下桥臂功率管关断(即a*或b*或c*为“0”)。反之亦然。因此三相H桥驱动电路中的六个开关量a、a*、b、b*、c、c*的开通与关断共有八种空间电压矢量：100、110、010、011、001、101、000、111。即12个功率管a、a*、b、b*、c、c*、d、d*、e、e*、f、f*共有八种空间电压矢量，这八种空间电压矢量将电压空间分成六个扇区，两个零矢量作用于圆点，如图3所示；
将两个相邻的基本空间电压矢量U0和U60所合成的电压矢量Uout进行映射可得到式(1)，
其中：T表示一个PWM周期时间长度，T1和T2分别表示一个周期时间T中基本空间矢量U0和U60各自所作用的时间，且T0+T1+T2＝T；
定义式2，再定义6个变量Vref1、Vref2、Vref3、A、B、C，并假设如果Vref1>0，则A＝1，否则A＝0；如果Vref2>0，则B＝1，否则B＝0；如果Vref3>0，则C＝1，否则C＝0。设扇区号N＝4C+2B+A，则很容易得到N与扇区Sector的对应关系，如表1所示；
定义式3，其中Udc为直流母线电压，再定义X、Y、Z，可以发现每个扇区的两个基本矢量在一个PWM周期的作用时间T1和T2都可以用X、Y、Z表示，如表1所示；
为了保证三相桥臂在一个PWM周期中导通的占空比，假设斩波的比较值为Ta、Tb、Tc，并定义式4，并将Taon、Tbon、Tcon赋给Ta、Tb、Tc，则N、Sector、T1、T2、Taon、Tbon、Tcon的对应关系如表1所示；
表1 N、Sector、T1、T2、Taon、Tbon、Tcon的对应关系表
将Taon、Tbon和Tcon与设置为连续递增/减模式的DSP芯片定时器进行比较后得到PWM脉冲，控制图1中的三相H桥功率管的通断，从而在PMSM的三相定子绕组中产生相位相差120°的正弦波电流，形成圆形磁场，驱动电机转动。
Claims (7)
1.一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(1)将SVPWM控制算法与其控制的功率管一一对应：
设定三相H桥驱动电路与普通三相驱动电路具有相同的开关量；
步骤(2)计算SVPWM控制算法输出的功率管的开通时间。
2.根据权利要求1所述的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将三相H桥驱动电路中，功率管a与功率管f*具有相同的开关状态，设为开关量a；功率管b与功率管e*具有相同的开关状态，设为开关量b；功率管c与功率管d*具有相同的开关状态，设为开关量c；功率管d与功率管c*具有相同的开关状态，设为开关量c*；功率管e与功率管b*具有相同的开关状态，设为开关量b*；功率管f与功率管a*具有相同的开关状态，设为开关量a*。
3.根据权利要求1所述的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中，包括：
步骤(2.1)将步骤(1)中12个功率管a、a*、b、b*、c、c*、d、d*、e、e*、f、f*分配八种空间电压矢量；
步骤(2.2)得到扇区号与扇区对应关系；
步骤(2.3)得到扇区号、扇区、时间、斩波的比较值对应关系；
步骤(2.4)驱动电机。
4.根据权利要求3所述的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，其特征在于：所述步骤(2.1)中，对于电机控制，当功率管a或b或c导通时，设为“1”，则相应的功率管a*或b*或c*关断，设为“0”，反之亦然；因此三相H桥驱动电路中的六个开关量a、a*、b、b*、c、c*的开通与关断共有八种空间电压矢量：100、110、010、011、001、101、000、111；即12个功率管a、a*、b、b*、c、c*、d、d*、e、e*、f、f*共有八种空间电压矢量，这八种空间电压矢量将电压空间分成六个扇区，两个零矢量作用于圆点。
5.根据权利要求3所述的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，其特征在于：所述步骤(2.2)的具体步骤为：
将两个相邻的基本空间电压矢量U0和U60所合成的电压矢量Uout进行映射可得到式1)，
其中：T表示一个PWM周期时间长度，T1和T2分别表示一个周期时间T中基本空间矢量U0和U60各自所作用的时间，且T0+T1+T2＝T；
定义式2)，再定义6个变量Vref1、Vref2、Vref3、A、B、C，并假设如果Vref1>0，则A＝1，否则A＝0；如果Vref2>0，则B＝1，否则B＝0；如果Vref3>0，则C＝1，否则C＝0；设扇区号N＝4C+2B+A，则很容易得到N与扇区Sector的对应关系；
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6.根据权利要求3所述的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，其特征在于：所述步骤(2.3)的具体步骤为：
定义式3，其中Udc为直流母线电压，再定义X、Y、Z，可以发现每个扇区的两个基本矢量在一个PWM周期的作用时间T1和T2都可以用X、Y、Z表示；
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并将Taon、Tbon、Tcon赋给Ta、Tb、Tc，则N、Sector、T1、T2、Taon、Tbon、Tcon的对应关系如表1所示；
表1 N、Sector、T1、T2、Taon、Tbon、Tcon的对应关系表
7.根据权利要求3所述的一种H桥驱动电路的SVPWM控制方法，其特征在于：所述步骤(2.4)的具体步骤为：
将Taon、Tbon和Tcon与设置为连续递增/减模式的DSP芯片定时器进行比较后得到PWM脉冲，控制三相H桥功率管的通断，从而在PMSM的三相定子绕组中产生相位相差120°的正弦波电流，形成圆形磁场，驱动电机转动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180511 |