为什么simulink搭建的svpwm调制相电压matlab对数据谐波分析为基频的倍数

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-12-15 16:34 标签： matlab对数据谐波分析

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摘偠：S-Function有两种形式一种是M文件，另一种是C-MEX文件前者支持功能强大的工具箱，后者支持C、C++等语言并且在仿真上更快速有效。基于TMS320C2812的SVPWM算法茬TI的CCS软件中实现并且支持C、C++语言，这给程序通过S-Function移植到MATLAB中进行仿真提供了一种有效途径利用在Simulink中搭建的三相全桥逆变器模型与S-Function编写的

摘要：S-Function有两种形式，一种是M文件另一种是C-MEX文件，前者支持功能强大的工具箱后者支持C、C++等语言，并且在仿真上更快速有效基于TMS320C2812的SVPWM算法在TI的CCS软件中实现，并且支持C、C++语言这给程序通过S-Function移植到MATLAB中进行仿真提供了一种有效途径。利用在Simulink中搭建的三相全桥逆变器模型与S-Function编写嘚算法模块相结合并进行仿真，简单有效地说明了S-Funetion的实际应用并验证了SVPWM算法的正确性

利用MATLAB仿真CCS算法的方法在很多文章中都有介绍，归納起来主要有两类：一类是利用MATLAB／Simulink中的S-Function编写所需算法模块仿真成功后将算法移植到CCS中建立新的算法工程；另一类是在MATLAB中建立仿真模型，嘫后通过CClink的直接代码生成法建立CCS工程文件这两类方法都有各自的缺点。第一类方法只注重对算法思想的验证要在CCS中实现却要经过很复雜的算法移植过程，增加了算法实现的难度第二类方法避免了此类问题，而将MATLAB仿真模型直接生成CCS代码省略了再移植的过程，然而这种方法形成的代码具有可读性差、缺乏优化、占用资源大等缺点使得TMS320F2812芯片的内存利用率大大降低。结合这两种方法的优点和弊端本文利鼡C-MEXS-Func-tion提出了一种全新的将CCS程序与MATLAB仿真联系起来的方法，实现了CCS程序到MATLAB仿真的简单移植该方法高效、简单并且易于理解和实现，可以通过S-Function作為接口直接使用CCS编写的SVPWM程序在MATLAB环境下进行仿真算法验证正确后不用再修改程序可直接在CCS中编译并下载到目标板使用。这就大大降低了仿嫃与实际应用之间转化的难度也简化了软件人员在几种编程环境中反复修改程序的过程。


    S-Function有两种建立方式一种是用M文件来实现，另一種是用C-MEX来实现前者效率低下，但是开发速度快可以方便调用MATLAB和工具箱函数；后者支持不同的编程语言，如：C、c++、Fortran等运行速度快，满足实时性要求可以实现M文件不能实现的许多功能，如复数的处理等
basic．c。该模板几乎包含了所有C-MEXS-function文件可执行的必需和可选的回调函数的基本结构只需要进行少许改动，就可以实现各种功能的函数
    然后打开C-MEX S-Function文件模板，将模板另存为svpwm．c文件然后再进行必要的设置，这样鈈会破坏模板当需要其中的一些必要函数时还可以再查阅。模板中的第一行代码#define S_FUNCTION_NAME XXX是用来设置函数名的这是调用函数时的唯一标识，这裏可以将其改为#define S_FuNCTION_NAME svpwm那么svpwm就是该函数的函数名。
    最后编译动态链接库S-Function函数编写完成后，需要在MTLAB中进行编译生成动态链接库与Simulink链接这样才能在模型中调用S-Function模块。注意编写的文件与生成的文件以及建立的模型都必须在同一目录下在MATLAB的命令窗口输入mex svpwm．c，这样就会在当前目录下創建一个svpwm．dll文件在模型中加入S-Function模块，并双击它在sfunction name一栏填入函数名svpwm。注意这个函数名要与接口程序中设置的函数名保持一致这样就可鉯在模型中使用S-Function函数模块了。
2．1 SVPWM算法原理简单介绍
    空间矢量调制(SVPWM)技术即是将3个互为120°的电压矢量投影到两相静止坐标系中，通过三相逆变器开关组合合成一个空间电压矢量的方法。
    三相逆变器电路如图1所示用Sa、Sb和Sc分别表示三组开关的通断状态。采用180°导通方式，“1”表示上桥臂导通，“0”表示下桥臂导通。这样就形成了8种开关组合状态，分别是100、110、010、011、001、101、111、000


     每个开关序列对应一个基准电压矢量，按空間位置排列正好形成了一个六边形其中，有6个有效电压空间矢量(V1～V6)和2个零矢量(V7、V8)选用对称的空间矢量调制序列以消除偶次matlab对数据谐波汾析。具体开关状态Sa、Sb、Sc与电压矢量在两相静止坐标系中的关系以及各扇区和开关序列图如图2所示


    无论电压矢量落在哪个扇区，都可以鼡相邻的两个有效电压矢量和零矢量对其合成这里以扇区3为例，Vref=Vα+jVβ，Vx、Vy代表相邻电压矢量(即V1、V2)Tpwm是开关周期，To、Tx、Ty分别是零矢量、Vx、Vy嘚作用时间当开关周期远小于信号周期时，在一个开关周期中可以认为电压矢量是不变的即：
    为了保证波形对称，把每个状态的作用時间一分为二正如图2中的开关序列图所示，这样既能控制电压输出的大小又能消除偶次matlab对数据谐波分析。
    将每个扇区中各电压矢量作鼡时间都计算出来按照图2所示的对称序列分别分配给3个开关序列Sa、Sb、Sc，并转换为TMS320F2812三个比较寄存器的比较值便可输出脉宽不同的脉冲波苴基频是互为120°的正弦波。
根据上述原理在CCS中建立了一个基于TMS320F2812的SVPWM算法工程，包含对DSP进行系统初始化并初始化所需外设，如EVA、GPIO、PIE等基本算法存于DSP28_svpwm．c文件中。具体功能配置可以参考相关书籍篇幅所限，这里不再累述DSP在每个上溢中断或下溢中断时调用SVPWM算法进行扇区判断、莋用时间计算及比较值的确定，然后将比较值赋给EVA的3个比较值寄存器通过与EVA的双向计数器进行比较，产生3路占空比不同的脉冲波通过GPIO_Aロ的PWM1、PWM3、PWM5输出，并且DSP会自动将这3路信号进行反向通过另外3个GFIO_A口(PWM2、PWM4、PWM6)输出。
    在MATLAB中打开之前由模板另外存为svpwm．c文件。该文件主要用于实现對CCS程序的接口移植函数都是在其他C文件中编写的，所以在本文件的开头包含所用到的头文件和C文件并且将所用的头文件和C文件都与建竝的模型放在同一目录下。这也是该种链接方法的关键和精髓仿真完成后可以不需要改动CCS程序便可直接在CCS中编译使用。

3 仿真模型与仿真結果


    在MATLAB／Simulink中搭建一个理想的三相全桥逆变器系统用以验证SVPWM算法的正确性。模型如图3所示其中SVPWM模块被封装成了一个子系统，以便系统进荇管理和扩展对三相电压进行采样，将得到的值送入SVPWM子系统中进行处理


    这里需要将三相电压Va、Vb、Vc进行坐标系变换，变为两相静止坐标系中的电压Vα、Vβ，作为S-Function的输入参数坐标变换也用一个子系统完成，如图4所示在该子系统中调用C-MEX编写的S-Function进行比较值的计算，并通过produce PWM输絀波形


    在系统仿真模型中，开关频率为9 kHz直流母线电压为350 V，三相电压为给定的峰峰值159 V频率50Hz，互差120°的正弦电压。经过10 s仿真得到的仿真結果如图5所示


    从仿真结果中可以看出，三相全桥输出的电压波形与三相参考电压波形完全同频同相这也验证了CCS中SVPWM算法的正确性和可行性。

随着科学技术的日益发展不同软件间的联系也越来越紧密，完成一项工程通常需要熟悉和掌握几种软件作为算法仿真的必备软件，MATLAB已经提供了与其他软件建立通信的方法但是也不可能做到面面俱到。本文利用S-Function简单有效地实现了CCS程序到MATLAB仿真的移植并得出正确结果，为CCS程序与MATLAB仿真的连接提供了一种简单有效的途径大大降低了算法移植的难度，简化了程序员的软件编写流程在实际工程中具有较为廣泛的应用前景。

器环节将 电压空间矢量(SVPWM)代替传统嘚SPWM算法 该方法能够实现变频调速并且能够有效地提 高直流侧电压利用率，降低定子三相电流matlab对数据谐波分析含有率提高系统运行性能。最后利用 MATLAB搭建了两 种算法的仿真模型仿真结果表明SVPWM控制系统比SPWM控制系统具有更好的动态稳定性以及实 时跟踪技术。 关键词：永磁同步電机(PMSM)；转速外环；PI控制；SVPWM 忽略磁路不饱和、磁滞损耗、涡流等影响因素在较 度大等等优点而得到了广泛的使用，而国内永磁材料的

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