SVM其实就是作为矢量控制（电压空间矢量）和PWM之间的一座桥梁。 SVM技术由以下几步组成： 1. 扇区判断
2. 空间矢量分解为扇区对应的两个相邻电压矢量 Ux, Ux±60 3. PWM占空比计算
SVM的原理就是利用固有基本电压矢量 UXXX 和 OXXX 在一个PWM周期TPWM 内合成的平均矢量来等效期望的电压矢量。
这个方法在一个PWM周期内可以灵活配置零矢量和运动矢量。可以选择以降低开关损耗为目的的配置，也可以为达到不同的效果选择其它的配置，例如中心对齐的PWM、边沿对齐的PWM、最少的开关切换的PWM等。 对于SVM，我们定义以下规则：
期望的电压空间矢量由所在扇区的固有基本电压矢量合成：运动矢量 (Ux, Ux±60) 和零矢量 (O000 or O111).
SVM原理可以用下面的表达式表示：
?????????????[??,??]=?????????+?????????±????+?????(????????∨????????)
等式 63
????????=????+????+????
等式 64
为算出T0， T1 ，T2时间 ，就必须将空间电压矢量US[α,β]分解到运动电压矢量Ux, Ux±60上。 等式 63可以分解为等式 65和等式 66。
???????????????=?????????
等式 65
?????????????(??±????)=?????????±????
等式 66
26
基于MC56F82748 DSC的单电阻采样三相交流感应电机的矢量控制设计参考手册, Rev. 0, 10/2014
Freescale Semiconductor
通过计算这些方程，我们就可以计算出电压矢量所在扇区固有基本电压矢量在一个PWM周期内的作用时间，以此来产生正确的定子电压。
????=????=???
|??????||????|
???????? 运动矢量UX作用时间
等式 67
|??????|??±?????
???????? 运动矢量UX±60作用时间
等式 68 等式 69
????=?????????(????+????) 零矢量 O000 和 O111作用时间
基于MC56F82748 DSC的单电阻采样三相交流感应电机的矢量控制设计参考手册, Rev. 0, 10/2014 Freescale Semiconductor
27
3 系统概念
3.1 系统概述
本系统是一个三相感应电机驱动系统，系统架构如下： ? MC56F82748控制子卡 ? 三相电机高压功率板 ? 控制技术包括：
o 带位置传感器的三相感应电机矢量控制 o 速度闭环控制 o 正反转控制
o 电动机和发电机模式运行 o 基于单电阻的三相电流重构 o 电流闭环控制
o 磁链和转矩独立解耦控制 o 自适应转子磁链估算 o 高速弱磁控制
o 高调速范围，最大转速17000 RPM（一对极电机） ? FreeMASTER软件控制界面（电机启动/停止，设定转速）
o FreeMASTER软件示波器（实际和需求转速观测、母线电压） o FreeMASTER高速录波仪（重构的电机三相电流、矢量控制算法变量） ? 故障保护
o 直流母线过压、欠压保护 o 过流保护
28
基于MC56F82748 DSC的单电阻采样三相交流感应电机的矢量控制设计参考手册, Rev. 0, 10/2014
Freescale Semiconductor
3.2 系统控制结构
整个应用系统包括以下几部分硬件模块： ? 驱动电机的高压功率板 ? 三相交流感应电机 ? MC56F82748控制子卡
MC56F82748数字信号控制器通过响应用户的FreeMASTER输入命令和硬件系统反馈的电压电流信号，执行控制算法代码后产生一系列PWM信号来控制IPM驱动三相交流感应电机。
3.2.1 电机控制过程
电源输入220V交流3.3VMC56F82748控制子卡电源输入5VAC/DC整流15V母线电压母线电压模拟信号调理三相电流重构PWM SUBMODULE3ADC触发ANA0ANA1直流母线母线电流过流信号相电流PWM重载母线电流FAULT0三相高压功率板IPMPWM 10KHzFOCSVMPWM0-5三相逆变桥IsqIsd弱磁测速发电机信号实际转速QT0需求转速RS232ACMPPI电机状态机FreeMASTERSCIPC端FreeMASTER
图 13 系统框图
图 13所示为三相交流感应电机的带测速发电机的磁场定向控制系统框图。系统的参考转速可以通过PC端FreeMASTER键入，实际转速由测速发电机的输出信号经过ACMP和QT0两个外设单元处
基于MC56F82748 DSC的单电阻采样三相交流感应电机的矢量控制设计参考手册, Rev. 0, 10/2014 Freescale Semiconductor
29
理后在中断函数中计算得到。参考转速和实际转速的误差值作为速度环的输入，速度环的输出作为q轴电流环的参考输入。为达到较高的转速，励磁分量需要弱磁，电流环输出的电压值和系统最大电压值的误差值作为弱磁环的输入，弱磁环的输出为d轴电流环的参考输入。
直流母线电压由ADC采样得到，ADC采样时刻由PWM模块产生的硬件触法信号来控制，采集的直流母线电压值经过一个数字滤波器处理后被使用，而相电流采样值不需要滤波处理直接使用。电机的三个相电流通过母线电流重构得到。重构得到的三相电流经变换后作为直交轴电流环的输入量。
系统采用两个独立的电流PI调节器（分别在d轴和q轴）来控制电机电流环。磁场定向控制（FOC）算法的输出是定子电压空间矢量。该电压空间矢量通过空间矢量调制技术转换成PWM占空比。再通过三相电压源逆变器产生三相定子电压，连接到功率电路板的三相输出端给电机供电。 系统采用安装在PC端的FreeMASTER 人机界面进行控制，FreeMASTER通讯软件采用RS232串行通讯协议，实现了信号的电气隔离。
电机驱动的状态机掌控着电机的运行状态，本驱动中有四个状态：初始化、停止、运行和故障保护。实际控制状态由FreeMASTER控制页面显示。 在过压、欠压或者过流故障时， PWM信号被禁止。
30
基于MC56F82748 DSC的单电阻采样三相交流感应电机的矢量控制设计参考手册, Rev. 0, 10/2014
Freescale Semiconductor