基于STM32平台实现SVPWM调制

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描述

 

SVPWM

SVPWM是空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)的简称,通常由三相逆变器的六个功率开关管组成,经过特定的时序和换相所所产生的脉冲宽度调制波,最终输出的波形可能会十分接近理想的正弦波形。具体如下图所示;左侧为复平面,即空间矢量,右侧为时域的正弦波形。

调制关于SVPWM原理的文章非常多,这里可以推荐一下网上一个非常不错的教程《SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解第五修改版》,本文将如何实现SVPWM进行简单的介绍。

IQMATH

TI的片子很香,控制方面,TI无疑是做的最好的方案之一,相对来说资料也非常齐全;另外TI针对没有浮点运算器的定点DSP推出了IQMATH库,在使用Q格式对数据进行分析和处理的过程中,十分方便,代码也变得更加简洁,本文将使用TI的提供的SVPWM算法基于STM32平台实现SVPWM调制。

测试平台参数:硬件:stm32f103软件:标准外设库3.5IDE:MDK-ARM

IQmathLib

本文使用了IQMathLibCortex-M3版本,这样一来,对于没有浮点处理器的定点MCU来说,对数据统一进行Q格式的处理会变得更加便捷,并且高效;

首先将IQmathlib解压可以得到如下文件,其中包含各个平台下的静态库,本文使用STM32F1keil环境下进行开发,需要使用的是rvmdk-cm3调制打开一个keil工程,在菜单界面点击如下图所示的图标进入project items


调制

添加IQmath组,并添加rvmdk-cm3路径下的静态库,和头文件;


调制

点击下图所示的图标进入工程熟悉的设置;


调制

添加rvmdk-cm3静态库的路径,和头文件的包含路径,如下图所示;

调制调制最终,build整个工程即可。

测试部分程序

/**
#include "stm32f10x.h"
#include 
#include 

#include "serial_scope.h"
#include "common.h"
#include "IQmathLib.h"
#include "usart_driver.h"
#include "clarke.h"
#include "park.h"
#include "svpwm.h"

/**
  * @brief  Main program.
  * @param  None
  * @retval None
  */
sv_mod_t svpwm = SVGEN_DEFAULTS;

#define CLARK  0
#define PARK  1
#define SVPWM  2
#define SVPWM_REG 3

int main(void)
{
 int user_data[4] = { 0 };
 static int16_t time_cnt = 0;
 Trig_Components a;
 Trig_Components b;
 _iq final_angle;
 usart_init(); 

 while (1)
 {  
  time_cnt-=32;
  
  clarke_parameter.As = _IQsinPU(time_cnt);
  clarke_parameter.Bs = _IQsinPU(time_cnt-0x5555);
  
  if(clarke_parameter.As > 32767){
   clarke_parameter.As = 32767;
  }
  if(clarke_parameter.As < -32768){
   clarke_parameter.As = -32768;
  }
  
  if(clarke_parameter.Bs > 32767){
   clarke_parameter.Bs = 32767;
  }
  if(clarke_parameter.Bs < -32768){
   clarke_parameter.Bs = -32768;
  }
  
  clarke_calc(&clarke_parameter);
  
  park_parameter.Alpha = clarke_parameter.Alpha;
  park_parameter.Beta = clarke_parameter.Beta;
  
  park_parameter.Sin = trig_functions(time_cnt).hsin;
  park_parameter.Cos = trig_functions(time_cnt).hcos;
  park_parameter.Angle = -time_cnt;
  park_calc(&park_parameter);
  
  svpwm.Ualpha = clarke_parameter.Alpha;
  svpwm.Ubeta = clarke_parameter.Beta;
  
  svpwm_calc(&svpwm);
  
  #define FOC_DEBUG  SVPWM_REG
#if (FOC_DEBUG == CLEAK)
  user_data[0] = clarke_parameter.As;
  user_data[1] = clarke_parameter.Bs;
  user_data[2] = clarke_parameter.Alpha;
  user_data[3] = clarke_parameter.Beta;  
#elif (FOC_DEBUG == PARK)
  user_data[0] = clarke_parameter.As;
  user_data[1] = clarke_parameter.Bs;
  user_data[2] = park_parameter.Ds;
  user_data[3] = park_parameter.Qs;
#elif (FOC_DEBUG == SVPWM) 
  user_data[0] = (uint16_t)svpwm.Ta;
  user_data[1] = (uint16_t)svpwm.Tb;
  user_data[2] = (uint16_t)svpwm.Tc;
  user_data[3] = svpwm.VecSector*5000;
#elif (FOC_DEBUG == SVPWM_REG)
  
  //换算的CCRx寄存器的值
  sv_regs_mod_t sv_regs = svpwm_get_regs_mod(7200,&svpwm);
  
  user_data[0] = sv_regs.ccr1;
  user_data[1] = sv_regs.ccr2;
  user_data[2] = sv_regs.ccr3;
  user_data[3] = svpwm.VecSector*1000;
#endif
  SDS_OutPut_Data_INT(user_data);
 }
 return 0;
}

最终通过串口输出串口图形化软件的Ta,Tb,Tc 如下图所示;调制

关于STM32的配置,需要配置三路互补PWM波形输出;例如配置了TIM1CH1CH2,CH3这三路PWM输出,然后可以把TaTbTc的值分别赋值给CCR1CCR2CCR3即可;

具体如下图所示;左侧是复平面的矢量合成动态图;右侧是三路PWM输出通道的比较状态;

调制开关状态  

原文标题:通俗易懂!这篇SVPWM来晚了!

文章出处:【微信公众号:硬件攻城狮】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

  审核编辑:汤梓红
 
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