广东理工学院电气工程系 梁永忠

0 引言

永磁同步电动机(PMSM)由于其控制特性良好，结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、效率和功率因数高，已广泛应用于各种工业传动领域，并取得显著的节能效果[1]。传统的交流电动机采用正弦脉宽(SPWM)调制技术输出一个频率和电压可调、三相对称的正弦波电动机供电电源，这种方法虽然具有数学模型简单、易于实现的优点，但是它的电压利用率太低。空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术将逆变系统和电机看作一个整体来考虑，使实际磁链矢量追踪理想磁链圆，其控制简单，开关损耗小，电压利用率比一般的SPWM高[2]。因此，本文采用STM32F103C8T6单片机作为主控单元，基于SVPWM开发了一款永磁同步电机控制器方案。

图1 三相永磁同步电机的逆变桥

图2 基本电压空间矢量扇区分布

1 SVPWM算法原理

SVPWM采用平均值等效原理，即在每一个采样周期内利用若干个基本电压矢量合成任意给定的参考电压矢量。图1所示是三相永磁同步电机的逆变桥，Q1～Q6是功率开关管，N1～N3代表三个桥臂，规定当上桥臂导通时为“1”，下桥臂导通时为“0”，则三个桥臂可以形成8种开关状态(000,001,010,011,100,101,110,111)，这8种相电压状态即构成SVPWM的8个基本电压空间矢量，分别命名为U0(100)，U60(110)，U120(010)，U180(011)，U240(001)，U300(101)，O000(000)和O111(111)，其中O000(000)和O111(111)为零矢量。

为了使三相逆变器输出的实际磁通为圆形，将SVPWM的8个基本电压空间矢量划分为6个扇区，如图2所示。

以Uout为输出的参考相电压矢量，以Ux和Ux±60为相邻的两个基本电压空间矢量，当Uout落在相应的扇区时，则Uout可由Ux和Ux±60线性时间组合来合成，即：