基于SVPWM的感應(yīng)電機(jī)控制仿真設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）和正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（SPWM）在電機(jī)控制系統(tǒng)中已經(jīng)得到越來越多的應(yīng)用。使用SPWM 來控制電機(jī)系統(tǒng)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但系統(tǒng)性能不高，電壓利用率不高，諧波成分較大。近年來電機(jī)的空間矢量理論被引入電機(jī)控制系統(tǒng)中，形成了空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)（SVPWM），其原理是就是利用逆變器各橋臂開關(guān)控制信號(hào)的不同組合，使逆變器的輸出空間電壓矢量的運(yùn)行軌跡盡可能接近圓形。SVPWM 與常規(guī)的SPWM 相比，能明顯減小逆變器輸出電壓的諧波成分，降低脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且有較高的電壓利用率，更易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)，因而在交流感應(yīng)電機(jī)控制中，應(yīng)用前景十分看好。

　　2 SVPWM 脈寬調(diào)制原理

　　2.1 八個(gè)電壓空間矢量與扇區(qū)劃分

　　空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM 實(shí)際上對(duì)應(yīng)于交流感應(yīng)電機(jī)中的三相電壓源逆變器的功率器件的一種特殊的開關(guān)觸發(fā)順序和脈寬大小的組合。在采用三相逆變器對(duì)異步電機(jī)供電時(shí)，根據(jù)逆變器的工作原理可以知道，逆變橋共有23 ＝8 種狀態(tài)，若將逆變器的八種狀態(tài)用電壓空間矢量來表示，則形成8 個(gè)基本的電壓空間矢量，其中6 個(gè)非零矢量，2 個(gè)零矢量，每?jī)蓚€(gè)電壓矢量在空間相隔60o，如圖1 所示［2］ 。SVPWM 技術(shù)的目的是通過與基本的空間矢量對(duì)應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)的組合得到一個(gè)給定的定子參考電壓矢量。

　　2.2 SVPWM 的實(shí)現(xiàn)

　　SVPWM 信號(hào)的實(shí)時(shí)調(diào)制需要定子參考電壓矢量的二維靜止坐標(biāo)系α軸和β軸的分量uα。 s 、uβ。 s 以及PWM 周期Tpwm 作為輸入，其產(chǎn)生框圖如圖2 所示。

　　圖2 SVPWM 產(chǎn)生框圖

　　2.2.1 相鄰兩矢量作用時(shí)間的確定

　　定義如下X、Y、Z 三個(gè)變量：。

　　參考電壓矢量位于被基本空間矢量所包含的扇區(qū)中時(shí)，矢量作用時(shí)間的相對(duì)值T1 和T2 可以用X，Y 或Z 表示，它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1 所示。表1T1、T2 與X、Y、Z 的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

　　表1 T1、T2 與X、Y、Z 的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

　　對(duì)不同扇區(qū)的T1、T2，按表1 所示取值，還要對(duì)其進(jìn)行飽和判斷：如果T1+T2>Tpwm， 則T1= T1*Tpwm/（T1+ T2），T2= T2*Tpwm/（T1+ T2）。

　　2.2.2 判斷定子參考電壓矢量所在扇區(qū)

　　定義三個(gè)參考量Vref1 、Vref2 、Vref3 ，令Vref 1 =X；Vref 2 =.Z；Vref 3 =.Y 。

　　如果Vref1>0，則A=1，否則A=0；如果Vref2>0，則B=1，否則B =0；如果Vref3>0，則C=1，否則C =0。設(shè)N =A +2B +4C ，則N 與扇區(qū)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2 所示。

　　2.2.3 確定比較器的切換點(diǎn)

　　定義：

　　經(jīng)過上式計(jì)算就可得到SVPWM 的參考調(diào)制信號(hào)，最后根據(jù)扇區(qū)確定電壓空間矢量切換點(diǎn)Tcm1、Tcm2、Tcm3，如表3 所示。