永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真—SVPWM算法的Simulink模型

01

SVPWM算法

電壓空間矢量調(diào)制方法（SVPWM）是一種常用的PWM算法，和普通的正弦PWM方法不同，它是從電機(jī)的角度出發(fā)，把電機(jī)和逆變器看作一個(gè)整體考慮，不簡單的從得到電壓電流正弦出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，即正弦磁通。

下面將要介紹空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)的工作原理，要實(shí)現(xiàn)SVPWM，必須解決以下3個(gè)問題：

（1）如何選擇電壓矢量；

（2）如何確定每個(gè)電壓矢量的作用時(shí)間；

（3）如何確定每個(gè)電壓矢量的作用次序。

可以等效到電壓空間矢量的作用，如下圖所示，根據(jù)電壓合成平均值等效原理有下式成立：

一個(gè)計(jì)算周期Ts的電壓合成圖

其中T0為零矢量的作用時(shí)間，把零矢量作用時(shí)間等分為2個(gè)零矢量。由電壓矢量合成原理可得：

設(shè)參考電壓矢量的空間位置與圖示空間電壓矢量U4夾角為θ，則參考電壓矢量可表示為:

Vref為參考電壓矢量的幅值。代入可以得到U4和U6的作用時(shí)間：

對于問題（3），各電壓矢量的作用次序要遵守以下的原則：任意一次電壓矢量的變化只能有一個(gè)橋臂的開關(guān)動作，表現(xiàn)在二進(jìn)制矢量中意味著一次變化只能有一位變化。其原因在于如果允許有2個(gè)或3個(gè)橋臂同時(shí)動作，則在線電壓的半周期內(nèi)會出現(xiàn)反極性的電壓脈沖，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)矩脈動和電磁噪聲。

典型的七段式空間電壓矢量調(diào)制的產(chǎn)生結(jié)果如下圖所示：

SVPWM一個(gè)周期調(diào)制信號

通過理論研究表明：空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

輸出電壓比正弦波調(diào)制時(shí)提高15%，

諧波電流有效值的總和接近優(yōu)化。

請大家閱讀參考文獻(xiàn)[1][2]，都是這方面非常好的資料。

個(gè)人的看法，Space Vector（空間矢量）和Carrier-based（基于載波）的PWM更多的是分析和實(shí)現(xiàn)PWM的方法，而不是不同類型的PWM調(diào)制方法，詳見參考文獻(xiàn)[3]，對此進(jìn)行了詳細(xì)的證明。

SVPWM的PWM開關(guān)信號

02

SVPWM算法的Simulink模型

在此選擇基于載波的PWM實(shí)現(xiàn)方法，因?yàn)?/4三次諧波注入PWM與SVPWM幾乎是一致的，因此其Simulink模型如下：

1/4三次諧波注入PWM的Simulink模型

仿真波形如下：

1/4三次諧波注入PWM仿真波形