基于PIC24FJ64GA的空間電壓矢量PWM控制方法研究

在一個(gè)PWM周期Ts內(nèi)都改變相鄰基本矢量的作用時(shí)間，并保證所合成的電壓空間矢量的幅值都相等，因此當(dāng)Ts取足夠小時(shí)，電壓矢量的軌跡是一個(gè)近似圓形的正多邊形。為了使每次的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，開(kāi)關(guān)次數(shù)最少，需要在t0=Ts-t1-t2。為了使磁鏈的運(yùn)動(dòng)速度平滑，插入零矢量不是集中地插入，而是將零矢量平均分為幾份，多點(diǎn)地插入到磁鏈軌跡中去。
1．2 確定扇區(qū)
將圖2劃分為6個(gè)扇區(qū)，扇區(qū)的編號(hào)在圖中標(biāo)識(shí)，下面介紹一下確定扇區(qū)號(hào)的方法，令、 、分別為：

定義三個(gè)變量：m、n和p，如X>0，則m=1，否則m=0；y>0，則n=1，否則n=0：Z>0，則p=1，否則p=0。設(shè)扇區(qū)編號(hào)N=4p+2n+m，N與輸出電壓矢量所在的扇區(qū)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示，

2 基于PIC單片機(jī)的SVPWM實(shí)現(xiàn)
空間電壓矢量PWM控制采用Microchip公司出品的PIC24FJ64GA芯片實(shí)現(xiàn)，它是在現(xiàn)有的RISC單片機(jī)系列構(gòu)架的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的一種功能強(qiáng)大的架構(gòu)。通過(guò)向用戶提供更強(qiáng)的計(jì)算功能和更豐富的外設(shè)集，此架構(gòu)使用戶能夠升級(jí)他們的應(yīng)用。與此同時(shí)，此架構(gòu)還被嚴(yán)格設(shè)計(jì)為與
現(xiàn)有的PIC MCU功能急和指令助記符盡可能一致，從而簡(jiǎn)化了應(yīng)用的升級(jí)工作。
PIC24FJ64GA004采用了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間以及獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)總線。架構(gòu)還允許在代碼執(zhí)行的過(guò)程中直接通過(guò)數(shù)據(jù)空間訪問(wèn)程序空間。程序地址空間可存儲(chǔ)4M指令字。最高的運(yùn)行速度可達(dá)到16MIPS，帶有4×PLL選項(xiàng)的8MHz內(nèi)部振蕩器和多個(gè)分頻選項(xiàng)，17位×17位單周期硬件乘法器，32位／16位工作寄存器，還具有優(yōu)化的C編譯器指令構(gòu)架，并且PIC24FJ64GA004還具有一系列能在工作時(shí)顯著降低功耗的功能，主要包括：動(dòng)態(tài)時(shí)鐘切換，打盹模式操作，基于指令的節(jié)能模式。在模擬特性方面，它最多13通道的10位模DAC，用于電機(jī)轉(zhuǎn)速的反饋，電壓、電流等模擬信號(hào)的采用實(shí)現(xiàn)電機(jī)的各種控制，并且還具有故障保護(hù)時(shí)鐘監(jiān)視器操作功能，可以很好對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。
2．1 硬件電路框圖
PIC24FJ64GA具有5個(gè)帶編程預(yù)分頻器的16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，5個(gè)16位輸入捕捉，5個(gè)16位比較／PWM輸出。在測(cè)速環(huán)節(jié)方面，本文采用光電碼盤(pán)測(cè)算方式，結(jié)合PIC24F單片機(jī)的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器及相關(guān)接口，使用M／T法編程實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的計(jì)算。歐姆龍公司生產(chǎn)的編碼器型號(hào)E6B2-CWZ6C，它由5～24V電源供電，有三路輸出，分別為A相、B相、Z相，其中A與B用于測(cè)速，它們的相位差為90°,每轉(zhuǎn)過(guò)一圈輸出1500個(gè)脈沖；而Z脈沖則是每轉(zhuǎn)過(guò)一圈輸出一個(gè)脈沖，用于系統(tǒng)定位。其中在電路設(shè)計(jì)中，逆變器的驅(qū)動(dòng)，我們采用IR2130集成芯片，該芯片驅(qū)動(dòng)的逆變器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，可靠地實(shí)現(xiàn)過(guò)流和短路保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。