STM32上SVPWM輸出的實現方案

摘要：在STM32F103VET6上實現了SVPWM輸出。介紹了SVPWM的優點及原理。結合STM32F103VET6上的硬件資源，給出了SVPWM在高級定時器上實現的方式和三相橋式驅動電路的設計。分析了該方案所占用的CPU資源。實驗結果表明，該設計方案可行，能夠實現SVPWM輸出。
關鍵詞：SVPWM；STM32；定時器；三相橋式驅動

引言
SVPWM與SPWM相比，是一種比較新穎的控制方法，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形，使直流母線電壓的利用率有了很大提高。SVPWM主要應用在變頻器領域，控制過程中需要對坐標進行變換及計算輸出時間，所以整個過程有一定的計算量，使得51單片機力不從心。人們只能采用價格昂貴、內部資源偏少的DSP作為控制芯片。隨著STM32系列芯片的出現，其豐富的片內資源、較高的處理能力、極低的價格，使其得到開發人員的青睞。

1 SVPWM原理
在傳統的三相橋式驅動電路中，MOS管的開關狀態一共有8種組合。如果將這幾種開關方式加到三個相差120°的繞組上，則會產生8個電壓矢量。這8個電壓矢量被稱為基本空間電壓矢量，如圖1所示。為了能夠得到一個圓形旋轉磁場，SVPWM可以通過控制8個基本空間電壓矢量的作用時間，來合成每個扇區內的任意電壓矢量。

2 系統設計方案
2．1 控制芯片
采用STMicroelectronics公司的STM32F103VET6作為其控制芯片，其內核為ARM公司Cortex—M3，最高時鐘頻率可達72 MHz，包括512K片內FLASH、64K片內RAM、ADC、SPI、CAN、FSMC等豐富的內部資源。STM32F103VET6內部包含8個定時器，其中有2個高級定時器，所有的定時器都包含一個16位自動裝載寄存器。高級定時器支持嵌入死區時間的互補PWM，而且支持剎車信號的輸入，所以非常適合應用在變頻器、電機控制器等場合。
2．2 定時器工作模式
根據SVPWM的快速算法可以得到各個基本空間電壓矢量的作用時間和輸出順序。知道輸出順序后，就可以確定高級定時器的工作模式。由于SVPWM的輸出波形是很對稱的，所以選用TIM1的中央對齊模式：
TIM_TimeBaseStructure．TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_CenterAlignedl；
此模式下，計數器從0開始計數到自動加載值減1，同時產生一個計數器溢出事件。然后向下計數到1，并且產生一個計數器下溢事件，再從0開始重新計數。
2．3 定時器計數周期
為了提高定時器的分辨率，直接將72 MHz作為定時器的計數時鐘，沒有任何預分頻。假設SVPWM的調制頻率為frq，則可以計算時間基的計數值tpwm：

TIM_CLOCK是定時器的計數頻率，本系統為72 MHz。如果調制頻率設為20 kHz，則計數器的值則為3 600。