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「 iFTrue 未來已來 」

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目錄：

1.1?基于C語言的SIMULINK仿真模型

1.2??基于SVPWM模塊的仿真

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1.1 ?基于C語言的SIMULINK仿真模型

使用C語言在MATLAB/SIMULINK中仿真，需要借助s-function builder模塊實現。七段式SVPWM仿真模型如圖1-1所示。仿真解算器（Solver）選擇變步長（Variable-step）、ode23，最大仿真步長（Max step size）設置為1e-6，其余參數保持默認值。模型參數具體設置為：直流母線電壓Udc = 100V，Ualpha = 50sin50ωt，Ubeta = 50cos50ωt，PWM開關周期Ts取為0.0001s（對應開關頻率10kHz），則對應的仿真模型中PWM一個周期計數值Tcnt=15000（假設實際DSP的PWM外設時鐘頻率為150MHz，則Tcnt = 150MHz/10kHz = 15000）。

圖1-1 SVPWM仿真模型

雙擊Sfunction builder模塊設置（即圖1-1中的SVPWM），首先填寫S-function name：SVM，然后在Initialization選項卡中選擇Sample mode為Discere，意味著使用離散采樣模式，在Sample time value中設置采樣周期，這里采用1e-4（單位：秒，這里與PWM開關周期設置為同一時間），如圖1-2所示。

圖1-2 Initialization選項卡設置

Data Properties選項卡用來設置模塊的輸入/輸出接口。首先選擇Input Ports子選項卡進行輸入接口設置，分別添加名為“Ualpha”、“Ubeta”、“Udc”、“Tcnt”的4路輸入接口，如圖1-3所示。然后選擇Output Ports子選項卡進行輸出接口設置，添加名為“Tcm”的3維度輸出接口和名為“Sec”的扇區輸出接口，如圖1-4所示。

圖1-3 Initialization選項卡設置

圖1-4 Data Properties選項卡Output Ports設置

Librabies選項卡用來指定所需的源文件、頭文件、庫文件等，如圖1-5所示，在左側窗口用來指定頭文件路徑和C源文件（含路徑）。這里舉例頭文件路徑為：INC_PATH ../Include；源文件為：SRC_PATH ../Source Svpwm.c。

圖1-5 Libraries選項卡設置

Ouputs選項卡中用來寫測試用的代碼（C語言），一般格式為：1，將模塊輸入量賦值給測試代碼接口；2，調用相關計算函數；3，將計算結果或測試變量賦值給輸出接口。具體視實際項目需要而定，如圖1-6所示，另外，所需的SVPWM核心代碼為I_Svpwm.c和I_Svpwm.h，需要將這兩個文件分別放入Library中指定的路徑下。Ouputs選項卡中測試代碼舉例如下：

#include "Svpwm.h" static SVPWM Svpwm = SVPWM_DEFAULTS;Svpwm.Input.Ualpha = Ualpha[0]; Svpwm.Input.Ubeta = Ubeta[0]; Svpwm.Input.Udc = Udc[0]; Svpwm.Input.Tcnt = Tcnt[0]; Svpwm.Calc(&Svpwm); Tcmp[0] = Svpwm.Output.Tcm1; Tcmp[1] = Svpwm.Output.Tcm2; Tcmp[2] = Svpwm.Output.Tcm3;

圖1-6 Outputs選項卡設置

最后，在配置完成并將相關被測試代碼（I_Svpwm.c和I_Svpwm.h）放置到相關文件夾（Include和Source）后，點擊界面右上角的Build按鈕進行代碼編譯，在系統提示無錯誤無警告后即可進行仿真，如圖1-7所示。

圖1-7 編譯完成提示信息

SVPWM程序如下：

1）Svpwm.h：

#ifndef __SVPWM_H__ #define __SVPWM_H__// Input interface typedef struct { float Ualpha;float Ubeta;float Udc;unsigned int Tcnt; } SVPWM_INPUT;#define SVPWM_INPUT_DEFAULTS { 0,\0,\0,\1 \ }// Output interface typedef struct { float Tcm1;float Tcm2;float Tcm3; } SVPWM_OUTPUT;#define SVPWM_OUTPUT_DEFAULTS { 0,\0,\0 \ }// Temporary variables typedef struct { unsigned int A;unsigned int B;unsigned int C; unsigned int Sector;float X;float Y;float Z;float T1;float T2;float T3;float Ta;float Tb;float Tc;float M; } SVPWM_TEMP;#define SVPWM_TEMP_DEFAULTS { 0,\0,\0,\0,\0,\0,\0,\0,\0,\0,\0,\0,\0,\0 \ }// Struct of space vector PWM typedef struct { SVPWM_INPUT Input;SVPWM_OUTPUT Output;SVPWM_TEMP Temp;void (*Calc)(); } SVPWM;#define SVPWM_DEFAULTS { SVPWM_INPUT_DEFAULTS,\SVPWM_OUTPUT_DEFAULTS,\SVPWM_TEMP_DEFAULTS,\(void (*)(long))SvpwmGen \ }// Function declaration void SvpwmGen(SVPWM *); #endif

2）Svpwm.c：

#include "Svpwm.h"void SvpwmGen(SVPWM *Var) {float TempT1, TempT2;if(Var->Input.Ubeta > 0){Var->Temp.A = 1;}else{Var->Temp.A = 0;}if((1.732 * Var->Input.Ualpha - Var->Input.Ubeta) > 0){Var->Temp.B = 1;}else{Var->Temp.B = 0;}if((1.732 * Var->Input.Ualpha + Var->Input.Ubeta) < 0){Var->Temp.C = 1;}else{Var->Temp.C = 0;}Var->Temp.Sector = Var->Temp.A + 2 * Var->Temp.B + 4 * Var->Temp.C; Var->Temp.X = 1.732 * Var->Input.Ubeta * Var->Input.Tcnt / Var->Input.Udc;Var->Temp.Y = (1.5 * Var->Input.Ualpha + 0.866 * Var->Input.Ubeta) \* Var->Input.Tcnt / Var->Input.Udc;Var->Temp.Z = (-1.5 * Var->Input.Ualpha + 0.866 * Var->Input.Ubeta) \* Var->Input.Tcnt / Var->Input.Udc;switch(Var->Temp.Sector){ case 1:Var->Temp.T1 = Var->Temp.Z;Var->Temp.T2 = Var->Temp.Y;break;case 2:Var->Temp.T1 = Var->Temp.Y;Var->Temp.T2 = -Var->Temp.X;break; case 3:Var->Temp.T1 = -Var->Temp.Z;Var->Temp.T2 = Var->Temp.X;break;case 4:Var->Temp.T1 = -Var->Temp.X;Var->Temp.T2 = Var->Temp.Z;break; case 5:Var->Temp.T1 = Var->Temp.X;Var->Temp.T2 = -Var->Temp.Y;break;case 6:Var->Temp.T1 = -Var->Temp.Y;Var->Temp.T2 = -Var->Temp.Z;break;default:break;}if((Var->Temp.T1+Var->Temp.T2) > Var->Input.Tcnt){TempT1 = Var->Temp.T1;TempT2 = Var->Temp.T2;Var->Temp.T1 = (TempT1 / (TempT1 + TempT2)) * Var->Input.Tcnt;Var->Temp.T2 = (TempT2 / (TempT1 + TempT2)) * Var->Input.Tcnt;}Var->Temp.Ta = (Var->Input.Tcnt - Var->Temp.T1 - Var->Temp.T2) * 0.25;Var->Temp.Tb = Var->Temp.Ta + Var->Temp.T1 * 0.5;Var->Temp.Tc = Var->Temp.Tb + Var->Temp.T2 * 0.5;switch(Var->Temp.Sector){case 1:Var->Output.Tcm1 = Var->Temp.Tb;Var->Output.Tcm2 = Var->Temp.Ta;Var->Output.Tcm3 = Var->Temp.Tc;break;case 2:Var->Output.Tcm1 = Var->Temp.Ta;Var->Output.Tcm2 = Var->Temp.Tc;Var->Output.Tcm3 = Var->Temp.Tb;break;case 3:Var->Output.Tcm1 = Var->Temp.Ta;Var->Output.Tcm2 = Var->Temp.Tb;Var->Output.Tcm3 = Var->Temp.Tc;break;case 4:Var->Output.Tcm1 = Var->Temp.Tc;Var->Output.Tcm2 = Var->Temp.Tb;Var->Output.Tcm3 = Var->Temp.Ta;break;case 5:Var->Output.Tcm1 = Var->Temp.Tc;Var->Output.Tcm2 = Var->Temp.Ta;Var->Output.Tcm3 = Var->Temp.Tb;break;case 6:Var->Output.Tcm1 = Var->Temp.Tb;Var->Output.Tcm2 = Var->Temp.Tc;Var->Output.Tcm3 = Var->Temp.Ta;break;default:break;} }

為了驗證算法的正確性，圖1-8給出了SVPWM 算法的仿真結果。由圖1-8(a)可知，扇區N值為3→1→5→4→6→2且交替出現，與表1-4所示的結果相同；由圖1-8(b)可知，由SVPWM算法得到的調制波呈馬鞍形，這樣有利于提高直流電壓利用率，有效抑制諧波。

(a) 扇區計算結果

(b) 切換點（調制波）Tcmp1、Tcmp2、Tcmp3波形

圖1-8 基于C語言的SVPWM仿真結果

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1.2 ?基于SVPWM模塊的仿真

上一小節是根據SVPWM算法的基本工作原理搭建的SVPWM模塊，可使讀者更加深入地了解SVPWM算法的工作原理和實現方法，同時，基于C語言的仿真具有移植到微控制器（如DSP）快，無須修改等特點。另外MATLAB/SIMULINK內提供了SVPWM模塊（所在位置：Simscape ?SimPowerSystems ?Specialized Technology ?Control and Measurements Library ?Pulse &. Signal Generators ?SVPWM Generator (2-Level)）。

下面就該模塊的參數設置作以詳細說明。

1、Data type of input reference vector (Uref）（參考電壓矢量輸入類型）

Data type of input reference vector (Uref）（參考電壓矢量輸入類型）的下拉列表中包括3種類型：Magnitude-Angle (rad)（電壓的幅值和相角）、alpha-beta components（靜止坐標系下α-β分量）和Internally generated（內部模式）。

1） Magnitude-Angle (rad)（電壓的幅值和相角）：當選擇Magnitude-Angle(rad)時，SVPWM模塊顯示如圖1-9所示。值得說明的是，電壓的幅值｜u｜采用的是標么值（0 <｜u｜< l）而非實際值，電壓的相角∠u的單位為弧度（rad）。

圖1-9 選擇Magnitude-Angle (rad) 時SVPWM模塊

2） alpha-beta components（靜止坐標系下α-β分量）：當選擇alpha-beta components時，SVPWM模塊顯示如圖1-10所示。需要說明的是，靜止坐標系下的α-β分量Uα、Uβ采用的同樣是標么值而非實際值。

圖1-10 選擇alpha-beta components 時SVPWM模塊

3） Internally generated（內部模式）：當選擇Internally generated時，SVPWM模塊顯示如圖1-11所示。采用該類型時不需要外部變量的輸入，只須在該界面對調制度、相位和頻率進行設置。值得說明的是，輸出電壓的相位（Phase）的單位是電角度（°）而不是弧度（rad）。

圖1-11 選擇Internally generated 時SVPWM模塊

2、Switching pattern（開關模式）

SVPWM 模塊中包含兩種開關模式：Pattern #1和Pattern #2。實際上，Pattern #1模式就是七段式SVPWM，而Pattern #2模式就是五段式SVPWM，關于兩者的基本工作方式在1.1.6節已進行詳細論述，此處不再贅述。

3、PWM frequency(Hz)（PWM開關頻率）

此處用來設置PWM開關頻率（三角載波）fpwm，它與開關周期Tpwm的關系為

4、Sample time（采樣時間）

此處用來設置SVPWM模塊的采樣時間，單位為秒（s），設置0時代表連續采樣。

最后，使用SVPWM Generator (2-Level)模塊搭建仿真模型，如圖1-12所示。參數設置為 Ualpha = 0.7sin50ωt，Ubeta = 0.7cos50ωt，PWM開關頻率為10kHz，如圖1-13所示。SVPWM Generator (2-Level)模塊的輸出P為6路PWM驅動波形，為了驗證正確性，在輸出端添加低通濾波器（實際使用中無須濾波器），其截止頻率要設置在開關頻率10kHz以下。

圖1-12 基于SVPWM Generator (2-level) 的仿真模型

圖1-13 SVPWM Generator (2-level) 參數設置

SVPWM輸出的6路波形為等幅不等寬的脈沖，其經過低通濾波器濾掉開關頻次的諧波后應該呈馬鞍波狀，取Sa、Sb、Sc三路觀測，其相位互差120°，如圖1-14所示。

圖1-14 SVPWM三路驅動波形Sa、Sb、Sc濾波后的馬鞍波

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Matlab SVPWM仿真模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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