电压控制的智慧之路

在FOC控制算法中，对于DQ两轴，我们通过PI算法计算出所需的电压值，然后借助反PARK变换，从而得到α轴和β轴的电压。然而，这些电压值仅存在于计算机内部，要将它们转化为实际作用于电机相线的端电压，就需要借助电力电子开关器件，如MOSFET或IGBT构成的驱动桥来实现。

设想一下，如果控制程序要求电机相线上产生3V的电压，而电源提供的是稳定的12V电压，我们该如何实现这一目标呢？这正是SPWM或SVPWM技术所要解决的问题。

PWM技术的理论基础是冲量等效原理。该原理指出，在冲量相等但形状不同的窄脉冲作用于惯性环节时，其效果基本相同。例如，将四种不同形状的脉冲电压施加到RL回路上，回路中电流的傅里叶级数展开的低频部分基本相同，高频部分略有差异。

该原理的成立需满足两个条件：窄脉冲和惯性环节。其中，“窄”这一概念是相对RL回路的时间常数而言的。例如，若惯性环节的时间常数是毫秒级，则脉冲宽度至少要达到数十个微秒；若时间常数是上百毫秒，则脉冲宽度达到几个毫秒即可。此外，必须有惯性环节存在，这一点相对容易理解。如果被控对象是一个纯电阻，无论脉冲多么窄，输出电流响应都不会基本相同。

虽然这一理论源于数学家的理论研究，但对于当前基于半导体的计算机离散控制系统而言，*简单、*可行的方式就是仅提供0或1的开关信号。因此，在现有技术水平下，图a）所示的方波方式是*理想的选择。

以皖南电机为例，在SPWM（正弦脉宽调制）技术中，在获得α轴和β轴电压后，通过反CLARK变换，可以得到电机的三相正弦电压Va、Vb、Vc。利用三角波进行调制，从而得到每一相的斩波信号。在这种情况下，相电压和线电压均为正弦波。

以电源电压12V为例，在这种调制方式下，相电压峰峰值*多达到12V，因此线电压的峰峰值*多达到。母线电压利用率为。在任意时刻，Va+Vb+Vc=1.5*母线电压。（幅值相等、互差120度的正弦之和：A*sinωt+A*sin（ωt+120°）+A*sin（ωt+240°）=1.5*A）

在SVPWM（空间矢量调制）技术中，以皖南电机为例，SVPWM以三相合成矢量为出发点，其基本思想是：在数学意义上的abc轴或αβ轴，其产生的电压应等于dq轴合成的电压。因此，只需让驱动桥产生的电压矢量与dq轴的合成电压矢量相同即可。至于如何从αβ轴电压得到每相桥臂的占空比，这里不再赘述，因为网上相关资料较多。

以电源电压12V为例，在SVPWM调制下，相电压变为0~12V的鞍形波，但电机的线电压仍保持为正弦波80%1步。