前言

    随着计算机技术和电力电子技术的发展，变频驱动技术凭借其优异的性能，在当今交流调速领域的应用越来越广。

    变频驱动主要使用的驱动波形主要有spwm和svpwm两种。spwm原理简单、实现容易，是现在使用最广的一种变频驱动波形。但其有一个致命的弱点是其电源利用率不高（只有86%）、谐波成分大。因此，在新近开发的产品中其应用逐渐被性能优异的svpwm所取代。svpwm是一种电压利用率、低谐波成分的变频驱动波形，还有开关次数少、功率管功耗小等特点。同时，svpwm还能很好的结合矢量控制算法、以最大限度的发挥设备的性能。因此被越来越多的变频设备所采用。

    芯片简介

    spmc75系列mcu是凌阳科技公司设计开发的高性能16位通用mcu，具有很强的抗干扰能力、丰富易用的资源以及优良的结构，特别是增强的定时计数器和pwm输出功能。

    spmc75系列mcu使用凌阳u’nsp内核，u’nsp内核是一种高效的16位cisc内核。支持乘法、乘法累加、32/16位除法、fir等高性能运算；支持两种中断模式。可以方便的产生spwm波、空间电压向量pwm（svpwm）等各种电机驱动波形。

    除了拥有高性能的cpu外，spmc75系列mcu还集成了多种功能模块：多功能i/o口、同步和异步串行口、高性能adc、普通的定时计数器、多功能的捕获比较模块、bldc电机驱动专用位置侦测接口、两相增量编码器接口、能产生各种电机驱动波形的pwm发生器等。同时，spmc75系列单片机内部集成了32k words的flash和2k words的sram。

    利用这些硬设支持，spmc75系列单片机可以完成诸如家用电变频驱动、标准的工业变频驱动器、多环的伺服驱动系统等复杂应用。

    svpwm合成原理

    如图1-1所示的三相逆变桥中六个开关管有8种允许的开关组合，其中有6种有效的开关组合，称为非零基本空间电压矢量；有2种为无效开关状态，称为零空间电压矢量。当逆变器单独输出六种基本电压空间矢量时，电动机的定子磁链矢量 的矢端的运动轨迹是一个正六边形，如图1-2所示。

     显然，按照这样的供电方式只能形成正六边形的旋转磁场，而不是我们希望的圆形旋转磁场。

    怎样获得圆形旋转磁场？一个思路是，如果在定子里形成的旋转磁场不是正六边形，而是正多边形，我们就可以得到近似的圆形旋转磁场。显然，正多边形的边数越多，近似的程度就越多。但是非零的基本电压空间矢量只有六个，如果相获得尽可能多的多边形旋转磁场，就必须有更多的逆变器开关状态。下面介绍这种线性时间组合方法。

    在图1-3中和代表相邻的两个基本电压空间矢量；是输出的参考相电压矢量，其幅值代表相电压的幅值，其旋转角速度就是输出正弦电压的角频率。 可以由 和 线性时间组合来合成，它等于 倍的 和 倍的 的矢量和。其中分别是 和 作用的时间； 是 作用的时间。

     按照这种方式，在下一个 期间，仍然用 和 的线性时间组合，但作用的时间 t1'和 t2'与上一次的不同，它们必须保证所合成的新的电压空间矢量 '与原来的电压空间矢量 的幅值相等。

    如此下去，在每一个 期间，都改变相邻的基本矢量的时间，并保证合成的电压空间矢量的幅值都相等，因此，在 取足够小时，电压空间矢量的轨迹是一个近似圆形的正多边形。

    开关时间的计算

    如上面所述，线性时间组合的电压空间矢量 是 倍的 和 倍的 的矢量和，即：

     式中， 可以事先选定； 可以由 u/f曲线确定； 可以由输出正弦电压的角频率w和 的乘积确定。因此，当已知两相相邻的基本电压空间矢量 和 后，就可以根据（式1-13）来确定。

    还有另一种确定的方法。当 、 和 投影到平面直角坐标系dq中时，（式1-10）可以写成：

     当已知逆阵 和 在平面直角坐标系dq中的投影 后，就可以确定。

    当逆变器单独输出零矢量o000和o111时，电动机的定子磁链矢量 是不动的。根据这个特点，在 期间插入零矢量t0 ，使：

     通过这样方法，可以调整角频率 w，从而达到变频的目的。添加零矢量是遵循使功率开关管的开关次数最少的原则来选择o000或o111。为