永磁同步电机36问（三）——SVPWM代码实现

学习SVPWM过后总有一种似乎学了，又好像没学的感觉，感觉懂了又好像没懂。怎么办呢，那最好的办法就是一五一十的撸一遍原理，用代码实现一下它。为了方便理解，就用与公式原理完全一一对应的代码去实现，先不管这个代码的效率了，理解了再优化。走起。

判断前的准备：Ualpha与Ubeta信号来源的构建

simulink的library搜索sine，Ualpha和Ubeta的设置如下，设定频率为50Hz，幅值为300。Ualpha要超前Ubeta一个90°的相位，因此设置的区别在于Ubeta的相位初始值为 -pi/2。

写算法前看看输入信号的效果，好嘞是我想要的效果，幅值频率都对，下一步就开始写算法了。

步骤一名称：扇区判断

步骤一原理：

依据输入的Ualpha与Ubeta来判断此时的电压矢量处于哪个扇区，其判断逻辑如下图所示，通过设立 Uref1 、Uref2 、Uref3 三个判断变量，来决定ABC值的大小，并通过公式 N =4A+2B+C得到扇区号。

这里必须明确一个非常重要的点：扇区号N 与 扇区I II等是两个概念，我们后面的逻辑判断全都是用的扇区号N，而非从0-360°依次以60°区分的扇区。

步骤一代码：

Uref1 = Ubeta;
Uref2 = sqrt(3)*Ualpha/2 - Ubeta/2;
Uref3 = -sqrt(3)*Ualpha/2 - Ubeta/2;

    if Uref1>0
    A = 1;
    else
    A = 0;
    end 
    if Uref2>0
    B = 1;
    else
    B = 0;
    end  
    if Uref3>0
    C = 1;
    else
    C = 0;
    end 
   
N = 4*C + 2*B + A;

这一步也看看效果：效果就是N出来是3-1-5-4-6-2，对应0-360的旋转。

步骤二名称：基本矢量作用时间的判断与分配

步骤二原理：

算出XYZ三个基本矢量的作用时间，然后根据扇区号N对其进行分配，其分配的表格如下图所示。

 步骤二代码：

X = sqrt(3)*Ts*Ubeta/Udc;
Y = sqrt(3)*Ts/Udc*(sqrt(3)*Ualpha/2+Ubeta/2);
Z = sqrt(3)*Ts/Udc*(-sqrt(3)*Ualpha/2+Ubeta/2);

switch(N)
    case 1
        T1 = Z;
        T2 = Y;
    case 2
        T1 = Y;
        T2 = -X;
    case 3
        T1 = -Z;
        T2 = X;
    case 4
        T1 = -X;
        T2 = Z;
    case 5
        T1 = X;
        T2 = -Y; 
    case 6
        T1 = -Y;
        T2 = -Z;  
end

步骤二的代码不太好验证效果，直接进入步骤三吧。

步骤三：切换点的时间计算与分配

步骤三原理：

在计算到了基本矢量的作用时间后，也就是得到了下图公式的T4和T6之后，就需要对ABC三相进行切换点的计算，并分配到ABC三相上去。 这里需要搞清楚的一个地方记录一下：切换点是什么的问题？首先问这个切换是针对的是什么？，这个切换点是针对abc三路脉冲电平由低切换到高的点。再问生成的脉冲电平用来干什么？我们熟知的三相逆变器有6个管子，三个桥臂，驱动桥臂开关管的其实就是PWM脉冲，PWM脉冲有高有低，这个切换点实际上就是PWM高低切换的点。如果我们把这个点算出来了，那么PWM就算出来了，三相逆变器也被按照我们所想的驱动了。

步骤三代码：

Ta = (Ts - T1 - T2)/4;
Tb = Ta + T1/2;
Tc = Tb + T2/2;
switch(N)
    case 1
Tcm1 = Tb;
Tcm2 = Ta;
Tcm3 = Tc;

    case 2
Tcm1 = Ta;
Tcm2 = Tc;
Tcm3 = Tb;

    case 3
Tcm1 = Ta;
Tcm2 = Tb;
Tcm3 = Tc;

    case 4
Tcm1 = Tc;
Tcm2 = Tb;
Tcm3 = Ta;

    case 5
Tcm1 = Tc;
Tcm2 = Ta;
Tcm3 = Tb;
 
    case 6
Tcm1 = Tb;
Tcm2 = Tc;
Tcm3 = Ta;
  
end

步骤四：接口输出

到这里配置一个接口输出量（matlab的function模块输出信号不允许直接放在判断逻辑里面，否则会报错），所以最后加一小段代码。

Tc1 = Tcm1;
Tc2 = Tcm2;
Tc3 = Tcm3;

输出效果如下图所示：是不是非常美丽的马鞍波，并且其频率也是输入的50Hz。 

如果有兴趣的小伙伴，想要学习这个地方的，可以按照以上步骤搭建一下，搭建的仿真框图如下图所示：

为了方便使用，其中function部分的全代码放在下面了，大家直接复制粘贴就可以了，去试试效果吧，有深入探究的同学可以试着优化一下，我这个代码太过。。。。额。。。初级了，但是好处是便于理解。有优化好的同学可以评论区留言分享一下。

function [N,N_Sector1,Tc1,Tc2,Tc3]  = fcn(Ualpha,Ubeta)
%#codegen
persistent Uref1 Uref2 Uref3 A B C X Y Z T1 T2 Ta Tb Tc N_Sector Udc Ts Tcm1 Tcm2 Tcm3;
if isempty(Uref1)
  U1 = 0;  U2 = 0;  U3 = 0;
  A = 0;  B = 0;  C = 0;
  X = 0;  Y = 0;  Z = 0;
  T1 = 0;  T2 = 0;
  Ta = 0;  Tb = 0;  Tc = 0; 
  Tcm1 = 0;  Tcm2 = 0;  Tcm3 = 0; 
  Ts = 1/5000;
  m = sqrt(3)/540*Ts;
  N_Sector=0;
  Udc =540;
end

Uref1 = Ubeta;
Uref2 = sqrt(3)*Ualpha/2 - Ubeta/2;
Uref3 = -sqrt(3)*Ualpha/2 - Ubeta/2;

    if Uref1>0
    A = 1;
    else
    A = 0;
    end 
    if Uref2>0
    B = 1;
    else
    B = 0;
    end  
    if Uref3>0
    C = 1;
    else
    C = 0;
    end 
   
N = 4*C + 2*B + A;

switch(N)
    case 1
        N_Sector=2;
    case 2
        N_Sector=6;
    case 3
        N_Sector=1;
    case 4
        N_Sector=4;
    case 5
        N_Sector=3;
    case 6
        N_Sector=5;
end
N_Sector1 = N_Sector;

X = sqrt(3)*Ts*Ubeta/Udc;
Y = sqrt(3)*Ts/Udc*(sqrt(3)*Ualpha/2+Ubeta/2);
Z = sqrt(3)*Ts/Udc*(-sqrt(3)*Ualpha/2+Ubeta/2);

switch(N)
    case 1
        T1 = Z;
        T2 = Y;
    case 2
        T1 = Y;
        T2 = -X;
    case 3
        T1 = -Z;
        T2 = X;
    case 4
        T1 = -X;
        T2 = Z;
    case 5
        T1 = X;
        T2 = -Y; 
    case 6
        T1 = -Y;
        T2 = -Z;  
end

Ta = (Ts - T1 - T2)/4;
Tb = Ta + T1/2;
Tc = Tb + T2/2;
switch(N)
    case 1
Tcm1 = Tb;
Tcm2 = Ta;
Tcm3 = Tc;

    case 2
Tcm1 = Ta;
Tcm2 = Tc;
Tcm3 = Tb;

    case 3
Tcm1 = Ta;
Tcm2 = Tb;
Tcm3 = Tc;

    case 4
Tcm1 = Tc;
Tcm2 = Tb;
Tcm3 = Ta;

    case 5
Tcm1 = Tc;
Tcm2 = Ta;
Tcm3 = Tb;
 
    case 6
Tcm1 = Tb;
Tcm2 = Tc;
Tcm3 = Ta;
  
end
Tc1 = Tcm1;
Tc2 = Tcm2;
Tc3 = Tcm3;