STM32G4 SVPWM VF开环强拖电机

一、STM32G4 SVPWM VF开环强拖电机

1 SVPWM

1.1 SVPWM技术简介

• SVPWM控制策略是依据变流器空间电压（电流）失量切换来控制变流器的种新颖思路和控制策略，其主要思想在于抛弃原有的SPWM算法，采用逆变器空间电压矢量的切换以获得准圆形旋转磁场，从而在不高的开关频率条件下使得交流电机获得较SPWM算法更好的控制性能。
  
  
• 6种电机控制状态，1代表上桥臂打开，0代表下桥臂打开，根据上图可以看出三相电流无法同时达到最大，所以输出是内部的蓝色圆Uout而不是外部红色圆U1
  
• 几个电压之间的关系
  
  
• 111和000是电感续流状态，这时候电感的电流无法进行突变，适合进行三相电流采样
  

1.2 基于零序分量注入的SVPWM算法的实现

• 三次谐波的电流注入可以模拟出马鞍波，所以可以采用零区注入来实现SVPWM

• 这种方法计算量会小很多

• 为了提高直流电压的利用率，考虑在调制波信号中注人零序分量，其调制波表达式为:
  

• 基于以上公式在 simulink 中建立模型，打开上一章模型；

• 将 AntiPark 变换得到的 Valpha及 Vbeta 电压，通过 AntiClark 变换得到 Va，Vb，Vc；
  

• 找到Va，Vb，Vc 中的最大值及最小值，计算V0；
  

• Va，Vb，Vc加V0，得到调制波；
  

• 计算 a,b,c三相电压占空比；使用三相调制波除以母线电压Vdc，然后乘以MCU定时器的计数值，即得到Ta，Tb，Tc的三相电压切换时间；
  

• 模型中计算出来的三相调制波电压乘-1；乘-1的原因与的STM32G4的TIM1的发波模式有关，如下图，CH1，2，3为 PWM mode 1，即TIM计数值大于CCR值，CH1为低电平，而此处计算出来的三相调制波电压是对应PWM mode 2，与mode1刚好相反，故此处需要乘-1。

• SVPWM模型建立完成
  

2. VF开环强拖电机

结合前文的AntiPark模块及SVPWM模块即可实现VF模式来驱动电机开环转动；

1. 将AntiPark模块及SVPWM 模型按如下连接；其中输入的 ud，ug，Freq及Vbus均为标量，可在软件中自行定义其值；输出的Ta，Tb，Tc直接写入MCU TIMER的比较值寄存器；
   

2. 增加表贴式PMSM电机模型，写入电机参数及采样时间；并在数据字典中增加电机相关参数，将增加的电机参数的类定义为struct，并将struct命名为motor：该方法生成的代码为结构体数据，便于后期更改电机参数；

   • 这里需要先连接到之前文章使用的数据字典
     
     

3. 增加一个将SVPWM输出的Ta，Tb，Tc时间转化为一个占空比时间的模块；
   

4. 使用Simulink自带的逆变器转换模块，将三相电压占空比转化为实际的三相电压；并在数据字典中增加母线电压Udc参数，24V；
   

5. 将各个模块连接
   

6. 电机运行，查看三相电流及速度波形；电流的频率与我们设计输入的频率一致；电机转速稳定在8左右；tABC输出标准的马鞍波；
   
   
   

3. VF启动电机实验现象

1. 将 simulink中 VF mode 模块，右键点击生成嵌入式代码;生成代码流程可参考之前的文章；
   
2. 将生成的代码，拷贝至keil工程中的 MATLAB 文件夹；
   
3. 打开Keil工程，在Project窗口中MATLAB 文件夹中增加VF.c文件；
4. 修改的部分代码：
   在外设初始化函数后增加对 VF算法的输入赋值，在while 循环中实时采样Vbus 电压;
   
   在按键三的回调函数中，启动和暂停PWM输出:
   
   在ADC中断回调函数中，读取三相电流值;将VF算法的输出的三相计数值写入CCR寄存器:并将电流及计数值上传至VOFA上位机实时显示;
   
5. 按照之前文章的方法连接电机，编译并下载程序，打开Keil debug，打开VOFA上位机，可以说看到输出的三项计数值和马鞍波
   
6. 按下按键3，电机旋转，ab项的电流值显示正常
   
7. 在 keil 的 dubug watch 串口中，输入变量rtU，修改 Freq值，即可修改电机转速

附学习参考网址

1. STM32G4 FOC开发实战

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