ESP三相SVPWM控制器的simulink仿真

1.算法描述

       SVPWM则以三相的合成矢量为出发点，其基本思想为：在数学意义上的abc轴也好，αβ轴也好，其产生的电压都应该等于dq轴合成的那个电压。那么只要让驱动桥最终所产生的电压矢量跟dq轴的合成电压矢量是一样的那就达到了这个目的。

SVPWM仿真搭建时需要注意和解决的几个问题。

（1）、电压空间矢量所在扇区的判断；

（2）、基本矢量作用时间的计算；

（3）、基本矢量的作用顺序及扇区切换点时间确定。

只要解决以上3个问题，就能实现SVPWM。

        SVPWM，即空间矢量脉宽调制，由于在相同直流母线电压下的电压利用率比SPWM（正弦脉宽调制）高约15%，因而被广泛应用于电机伺服驱动以及变频器等场合。然而，传统的SVPWM算法实现需要判断矢量的扇区位置并计算矢量作用时间，求解过程设计较多浮点、三角函数与除法等运算，这对于低成本的微控制器而言，其运算难度较大。因此，设计一种运算简单，易于微机实现的改进SVPWM算法具有重要意义。

       可见SVPWM部分的目的就是把输入的 ， 转换成六个开关管的导通时间，对应电机需要的ABC三相绕组电压。通过数字方式实现矢量控制时，往往以占空比(实际为微机中用于产生PWM的比较值)代替实际电压值。因此，在实现SVPWM时，仅需处理相应的坐标变换即可。

       按电机绕组为星形连接为例，传统SVPWM按照8种开关状态进行分区，是基于六扇区进行矢量的分解与计算的，实际上（110,101,011）均可由（100,010,001）两两合成，即可简化为三扇区。如下图所示：

图2 六扇区与三扇区

       为与电机相轴区分，将（100,010,001）三电压矢量方向分别称为U、V和W轴。由于 ， 是比较值形式的，将其坐标变换至UVW轴后将直接是每相上桥臂的占空比（比较值）。由于平面矢量合成仅需两个线性无关的基本矢量，因此只需在UVW三轴中任意选择两个作为一个基，这里选取UV两轴。

       为与电机相轴区分，将（100,010,001）三电压矢量方向分别称为U、V和W轴。由于 ， 是比较值形式的，将其坐标变换至UVW轴后将直接是每相上桥臂的占空比（比较值）。由于平面矢量合成仅需两个线性无关的基本矢量，因此只需在UVW三轴中任意选择两个作为一个基，这里选取UV两轴。

αβ轴到UV轴的矢量分解图如上图所示，其满足平行四边形法则，由图有

根据UV轴坐标的正负与大小关系，可将平面分为三个扇区，如图3所示，图中“+”号表示值为正数，“-”号则表示值为负数，在W轴线上有U=V。

       前面提到，UVW轴坐标将直接是每相上桥臂的占空比（比较值），而在实际微机中比较值不能是负数，因此当UV中坐标出现负值时，可通过轴间对称性等效转换为另外两轴的正坐标。以SVPWM的五段法为例，即零矢量全部为000矢量，其三相占空比（比较值）TA、TB与TC表达式如表3-2所示。

       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。

2.仿真效果预览

matlab2022a仿真结果如下：

3.MATLAB核心程序