3、SVPWM原理与实现：空间矢量调制原理、扇区判断、作用时间计算、七段式与五段式SVPWM的C代码实现。

好，咱们进入SVPWM这一节。

说实话，在伺服驱动里，SVPWM是绕不开的核心。你想想看，FOC算出来两个电压分量Uα和Uβ，怎么变成三相桥臂的开关信号？这就是SVPWM要干的事。

我刚开始做驱动时，总觉得SVPWM很玄乎。后来亲手调过几次波形，才明白它本质上就是个「电压合成」的数学游戏。说白了，就是用六个固定的开关矢量，去拼出任意方向、任意大小的电压矢量。

3.1 空间矢量调制原理

先看这张图（脑子里想象一下）：三相逆变器有六个开关管，上下桥臂互补导通。一共就8种开关状态——6个非零矢量和2个零矢量。

这6个非零矢量，把空间分成了6个扇区，每个扇区60度。我们要合成的目标电压矢量Uref，就在这个六边形里转圈圈。

为什么叫「空间矢量」？因为三相电压在空间上相差120度，合成后就是一个旋转的矢量。你给它加一个正弦波，它就在空间画一个圆。嗯，理想情况是圆，实际上因为开关频率和死区影响，会有点畸变。

3.2 扇区判断

拿到Uα和Uβ后，第一件事就是判断它在哪个扇区。

我见过有人用查表法，也有人用坐标变换。我个人习惯用下面这个公式，简单粗暴：

// 扇区判断 - 我的常用写法
// 输入: Ualpha, Ubeta
// 输出: 扇区号 1~6

float B1 = Ubeta;
float B2 = 0.866f * Ualpha - 0.5f * Ubeta;   // sqrt(3)/2 ≈ 0.866
float B3 = -0.866f * Ualpha - 0.5f * Ubeta;

int sector = 0;
if (B1 > 0) sector = 1;
if (B2 > 0) sector = sector | 2;
if (B3 > 0) sector = sector | 4;

// 查表映射到1~6
const int sectorMap[8] = {0, 1, 5, 0, 3, 2, 4, 0};
sector = sectorMap[sector];

为什么这么写？其实B1、B2、B3就是三个参考轴上的投影。你想想看，三个比较器的结果组合起来，正好对应6个扇区。我曾经在这个判断上吃过亏——浮点数精度问题导致扇区边界误判，后来加了0.0001的滞回才解决。

3.3 作用时间计算

扇区定了，接下来算两个相邻矢量的作用时间T1和T2。公式推导我就不展开了，直接给结论：

扇区	T1	T2
1	K * (Ubeta)	K * (0.866*Ualpha - 0.5*Ubeta)
2	K * (0.866*Ualpha + 0.5*Ubeta)	K * (-0.866*Ualpha + 0.5*Ubeta)
3	K * (Ualpha)	K * (-Ubeta)
4	K * (-Ubeta)	K * (-0.866*Ualpha - 0.5*Ubeta)
5	K * (-0.866*Ualpha + 0.5*Ubeta)	K * (0.866*Ualpha + 0.5*Ubeta)
6	K * (-0.866*Ualpha - 0.5*Ubeta)	K * (Ubeta)

其中K = sqrt(3) * Tpwm / Vdc，Tpwm是开关周期，Vdc是母线电压。

算完T1和T2后，记得做饱和处理：如果T1+T2 > Tpwm，就要等比例缩小。这个叫「过调制」，我后面会专门讲。

3.4 七段式SVPWM

七段式，就是在一个周期内，开关状态变化7次。它的特点是谐波小，但开关损耗大。

实现思路：先算出三个比较值Ta、Tb、Tc，然后跟三角载波比较，生成PWM波。

// 七段式SVPWM - C代码实现
// 输入: T1, T2, sector, Tpwm
// 输出: 三相占空比 Ta, Tb, Tc

float T0 = Tpwm - T1 - T2;
float Thalf = T0 * 0.5f;

float Ta, Tb, Tc;

switch(sector) {
    case 1:
        Ta = T1 + T2 + Thalf;
        Tb = T2 + Thalf;
        Tc = Thalf;
        break;
    case 2:
        Ta = T1 + Thalf;
        Tb = T1 + T2 + Thalf;
        Tc = Thalf;
        break;
    case 3:
        Ta = Thalf;
        Tb = T1 + T2 + Thalf;
        Tc = T2 + Thalf;
        break;
    case 4:
        Ta = Thalf;
        Tb = T1 + Thalf;
        Tc = T1 + T2 + Thalf;
        break;
    case 5:
        Ta = T2 + Thalf;
        Tb = Thalf;
        Tc = T1 + T2 + Thalf;
        break;
    case 6:
        Ta = T1 + T2 + Thalf;
        Tb = Thalf;
        Tc = T1 + Thalf;
        break;
}

// 最后写入硬件比较寄存器
// EPWM1_CMPA = Ta;
// EPWM2_CMPA = Tb;
// EPWM3_CMPA = Tc;

这段代码我用了好多年，从DSP移植到MCU，基本没改过。唯一要注意的是，不同芯片的PWM计数器模式可能不同——有的用向上计数，有的用增减计数。七段式必须用增减计数，否则波形不对。

3.5 五段式SVPWM

五段式，也叫不连续调制。它在一个周期内只变化5次，比七段式少了两次开关动作。好处是开关损耗降低约1/3，坏处是谐波大一些。

实现上，五段式就是把零矢量全部放在开头或结尾，中间只插入一个零矢量。说白了，就是让某一相桥臂在一个周期内不动作。

// 五段式SVPWM - 以扇区1为例
// 这里采用「零矢量全部放在中间」的方式

float T0 = Tpwm - T1 - T2;

// 五段式：只用一个零矢量，放在中间
float Ta, Tb, Tc;

switch(sector) {
    case 1:
        Ta = T1 + T2;      // A相一直高
        Tb = T2;
        Tc = 0;
        break;
    // ... 其他扇区类似
}

// 注意：五段式需要根据扇区选择哪一相「钳位」

我个人的经验是：在高速运行时（比如3000rpm以上），用五段式效果不错，发热明显降低。但低速时还是切回七段式，否则电流纹波太大，听着电机嗡嗡响。

3.6 两种方式的对比

对比项	七段式	五段式
开关次数/周期	7次	5次
开关损耗	高	低（约降30%）
谐波含量	低	高
电流纹波	小	大
适用场景	低速、高精度	高速、散热受限

嗯，最后说一句。SVPWM的代码实现其实不难，难的是调参和适配硬件。我建议你先把七段式跑通，用示波器看相电压波形——标准的马鞍波就对了。然后再去折腾五段式。

下一节我会讲死区补偿和最小脉宽处理，这两个坑我踩过不少，到时候细说。