STM32 三相电压型 SVPWM 整流器仿真与设计那些事儿

STM32三相电压型SVPWM整流器仿真，以电压外环和电流内环控制，双闭环PID控制，输出电压600V。三相电压型SVPWM整流器仿真，以电压外环和电流内环控制，双闭环PID控制，输出电压600V 三相电压型SVPWM整流器仿真，以电压外环和电流内环控制，双闭环PID控制，输出电压800V（可自行调节）,单位功率因数运行，包含变负载仿真实验。三相全控单极性桥式整流电路设计与matlab仿真三相全控svpwm整流simulink

最近在研究电力电子相关的项目，涉及到了 STM32 三相电压型 SVPWM 整流器的仿真，这里和大家分享一下其中的过程与心得。

整体控制策略：双闭环 PID 控制

我们采用电压外环和电流内环控制的双闭环 PID 控制方式。这种控制策略就像是给整流器安装了两个聪明的"大脑"，各司其职又紧密配合。

电压外环

电压外环的主要任务是维持输出电压的稳定。比如我们期望输出电压达到 600V（甚至可以调节到 800V 哦），电压外环 PID 控制器就会不断地比较实际输出电压和这个设定值，根据差值来调整输出信号，这个信号会作为电流内环的参考值。

电流内环

电流内环则专注于跟踪电压外环给出的参考电流值，使得实际电流能够快速、准确地跟随变化。通过控制电流，我们就能更好地实现整流器的各种性能指标，比如实现单位功率因数运行。

具体实现 - 代码示例与分析

虽然这里主要讲的是仿真，但在实际硬件实现中 STM32 的代码编写思路是类似的。以 C 语言为例，简单模拟一下 PID 控制器的代码：

c 复制代码

// 定义 PID 结构体
typedef struct {
    float SetPoint;  // 设定值
    float Proportion;  // 比例系数
    float Integral;  // 积分系数
    float Derivative;  // 微分系数
    float LastError;  // 上一次的误差
    float IntegralValue;  // 积分值
    float Output;  // 输出值
} PID;

// PID 初始化函数
void PID_Init(PID *pid, float SetPoint, float Proportion, float Integral, float Derivative) {
    pid->SetPoint = SetPoint;
    pid->Proportion = Proportion;
    pid->Integral = Integral;
    pid->Derivative = Derivative;
    pid->LastError = 0;
    pid->IntegralValue = 0;
    pid->Output = 0;
}

// PID 计算函数
float PID_Calc(PID *pid, float CurrentValue) {
    float Error;
    Error = pid->SetPoint - CurrentValue;  // 计算当前误差

    pid->Output += pid->Proportion * Error;  // 比例项
    pid->IntegralValue += Error;
    pid->Output += pid->Integral * pid->IntegralValue;  // 积分项
    pid->Output += pid->Derivative * (Error - pid->LastError);  // 微分项

    pid->LastError = Error;
    return pid->Output;
}

在上述代码中，我们定义了一个 PID 结构体来存储 PID 控制器的各项参数和状态。PIDInit**函数用于初始化这些参数，而 PID Calc 函数则根据当前的设定值和实际值计算出 PID 控制器的输出。这个输出在实际应用中可以用来控制整流器的开关管等器件。

三相全控单极性桥式整流电路设计与 Matlab 仿真

说完了双闭环 PID 控制，再看看三相全控单极性桥式整流电路。这个电路是实现 SVPWM 整流的基础架构。在 Matlab 中进行仿真时，我们可以利用 Simulink 搭建模型。

在 Simulink 里，我们可以找到各种电力电子模块来搭建三相全控桥式整流电路。比如电源模块、晶闸管模块、电感电容等滤波模块。通过合理连接这些模块，并设置好相应的参数，就可以模拟出三相全控单极性桥式整流电路的工作过程。

三相全控 SVPWM 整流 Simulink 模型搭建

接下来就是重头戏，三相全控 SVPWM 整流的 Simulink 模型。我们要在前面搭建好的三相全控桥式整流电路基础上，加入 SVPWM 调制模块和双闭环 PID 控制模块。

SVPWM 调制模块负责根据 PID 控制器输出的信号生成合适的脉冲信号，来控制整流器的开关管。这个模块可以通过 Simulink 中的 S 函数或者一些现成的电力电子模块库来实现。而双闭环 PID 控制模块则按照前面所说的原理，根据实际输出的电压和电流信号，不断调整 SVPWM 调制模块的输入，形成一个完整的闭环控制系统。

变负载仿真实验

为了更全面地验证整流器的性能，变负载仿真实验是必不可少的。在 Simulink 模型中，我们可以通过改变负载电阻等参数来模拟不同的负载情况。观察在负载变化时，整流器的输出电压、电流以及功率因数等指标的变化情况。如果整流器能够在负载变化的情况下，依然稳定地输出设定的电压（如 600V 或 800V），并且保持单位功率因数运行，那就说明我们的设计是成功的。

通过这次对 STM32 三相电压型 SVPWM 整流器的仿真研究，不仅对电力电子电路和控制策略有了更深入的理解，也在代码实现和仿真建模方面积累了不少经验。希望这篇博文能对同样在研究相关内容的小伙伴们有所帮助！