SVPWM技术研究
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SVPWM的原理和法则推导和控制算法详细讲解SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)是一种三相不对称多电平PWM调制技术。
其原理是将三相电压转换为空间矢量信号,通过调制的方式控制逆变器输出电压,以实现对三相电机的控制。
下面将详细介绍SVPWM的原理、法则推导以及控制算法。
一、原理:SVPWM的原理在于将三相电压分解为两相,即垂直于矢量且相互垂直的两个分量,直流坐标分量和交流坐标分量。
其中,直流坐标分量用于产生直流电压,交流坐标分量用于产生交流电压。
通过对直流和交流坐标的调制,可以生成所需的输出电压。
二、法则推导:1.将三相电压写成直流坐标系下的矢量形式:V_dc = V_d - 0.5 * V_a - 0.5 * V_bV_ac = sqrt(3) * (0.5 * V_a - 0.5 * V_b)2. 空间矢量信号通过电源电压和载波进行调制来生成输出电压。
其中,电源电压表示为空间矢量V。
根据配比原则,V_dc和V_ac分别表示空间矢量V沿直流和交流坐标的分量。
V = V_dc + V_ac3.根据法则推导,导出SVPWM的输出电压:V_u = 1/3 * (2 * V_dc + V_ac)V_v = 1/3 * (-V_dc + V_ac)V_w = 1/3 * (-V_dc - V_ac)三、控制算法:1. 设定目标矢量Vs,将其转换为直流坐标系分量V_dc和交流坐标系分量V_ac。
2.计算空间矢量的模长:V_m = sqrt(V_dc^2 + V_ac^2)3.计算空间矢量与各相电压矢量之间的夹角θ:θ = arctan(V_ac / V_dc)4.计算换向周期T和换相周期T1:T=(2*π*N)/ω_eT1=T/6其中,N为极对数,ω_e为电机的角速度。
5.根据目标矢量和夹角θ,确定目标矢量对应的扇区。
6.根据目标矢量和目标矢量对应的扇区,计算SVPWM的换相角度β和占空比:β=(2*π*N*θ)/3D_u = (V_m * cos(β) / V_dc) + 0.5D_v = (V_m * cos(β - (2 * π / 3)) / V_dc) + 0.5D_w=1-D_u-D_v以上步骤即为SVPWM的控制算法。
三相电压型SVPWM整流器仿真研究一、概述随着电力电子技术的快速发展,三相电压型SVPWM(空间矢量脉宽调制)整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置,在新能源发电、电机驱动、电网治理等领域得到了广泛应用。
SVPWM技术以其独特的调制方式,能够实现输出电压波形的高精度控制,提高整流器的电能转换效率,降低谐波污染,成为现代电力电子技术的研究热点。
三相电压型SVPWM整流器的基本工作原理是通过控制整流器的开关管通断,将交流电源转换为直流电源,为负载提供稳定、可靠的直流电能。
在SVPWM调制策略下,整流器能够实现对输入电压、电流的高效控制,使电网侧的功率因数接近1,从而减小对电网的谐波污染,提高电能质量。
为了深入了解三相电压型SVPWM整流器的性能特点,本文将对其仿真研究进行深入探讨。
通过建立整流器的数学模型,利用仿真软件对其进行仿真分析,可以直观地了解整流器在不同工作条件下的运行特性,为实际工程应用提供有力支持。
仿真研究还可以为整流器的优化设计、参数选择等提供理论依据,推动三相电压型SVPWM整流器技术的进一步发展。
三相电压型SVPWM整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置,在现代电力电子技术中具有重要的应用价值。
通过仿真研究,可以深入了解其性能特点,为实际应用提供有力支持,推动相关技术的不断发展。
1. 研究背景:介绍三相电压型SVPWM整流器的研究背景及其在电力电子领域的应用价值。
能源转换效率的提升:在当前的能源结构中,电力是最主要的能源形式之一。
电力在传输和分配过程中往往存在损耗和污染。
三相电压型SVPWM整流器作为一种能够实现AC(交流)到DC(直流)高效转换的装置,能够显著提高能源转换效率,降低能源浪费,从而满足日益增长的能源需求。
电网稳定性的改善:随着可再生能源的快速发展,电网的稳定性问题日益突出。
三相电压型SVPWM整流器具有快速响应和精准控制的特点,能够有效地改善电网的电能质量,提高电网的稳定性。
《空间矢量脉宽调制方法的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的发展,空间矢量脉宽调制(SVPWM)作为一种先进的控制方法,在电机驱动、逆变器等电力电子设备中得到了广泛的应用。
SVPWM技术通过优化开关序列,减少谐波失真,提高系统效率,已成为现代电力电子技术的重要研究方向。
本文旨在研究空间矢量脉宽调制方法,探讨其原理、实现方法及优化策略。
二、空间矢量脉宽调制原理空间矢量脉宽调制(SVPWM)是一种基于空间矢量的调制方法,通过优化开关序列,使输出电压更接近理想波形,从而减小谐波失真。
SVPWM技术将三相电压源逆变器(VSI)的输出电压表示为空间矢量,通过合成这些空间矢量来逼近正弦波。
SVPWM具有较高的电压利用率和较低的谐波失真率,能够提高系统的效率和性能。
三、SVPWM实现方法SVPWM的实现方法主要包括以下步骤:1. 扇区判断:根据三相电压的幅值和相位,判断当前时刻所处的扇区。
2. 作用时间计算:根据扇区判断结果和正弦波的幅值,计算各基本空间矢量的作用时间。
3. 开关序列生成:根据作用时间和基本空间矢量的切换规则,生成开关序列。
4. 输出控制:将开关序列转换为PWM信号,控制逆变器的开关动作。
四、SVPWM优化策略为了提高SVPWM的性能,可以采取以下优化策略:1. 零矢量优化:通过合理安排零矢量的插入位置和作用时间,减小电流纹波和开关损耗。
2. 预测控制:利用预测算法预测下一时刻的电压和电流变化,优化开关序列,减小谐波失真。
3. 多电平SVPWM:采用多电平技术,将逆变器输出分为多个电平,提高输出电压的波形质量。
4. 智能控制:结合人工智能算法,实现SVPWM的智能优化和控制。
五、实验结果与分析为了验证SVPWM的性能,我们进行了实验研究。
实验结果表明,采用SVPWM技术能够有效减小谐波失真,提高系统效率。
与传统的SPWM技术相比,SVPWM具有更高的电压利用率和更低的谐波失真率。
此外,通过零矢量优化和预测控制等策略,可以进一步提高SVPWM的性能。
三电平SVPWM算法研究及仿真三电平SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)是一种常见的电力电子转换技术,用于控制三相逆变器或变频器输出的电压波形。
本文将着重研究三电平SVPWM算法,并进行仿真评估。
首先,我们来介绍三电平SVPWM算法的原理。
它基于矢量控制(Vector Control)理论,通过在三相逆变器的输出电压空间矢量图上选择合适的电压矢量,以实现所需的输出电压。
1.获取输入信号:通过采样电网电压和电网电流,获取输入信号的相位和幅值。
2.电网电压矢量合成:将电网电压坐标变换到α-β坐标系,然后将三相电压矢量转换为α-β坐标系下的矢量。
3. 电机电流转换:通过坐标变换将α-β坐标系下的矢量转换为dq 坐标系下的矢量,其中d轴是电机电流的直流分量,q轴是电机电流的交流分量。
4. 电机电流控制:通过PI控制器对dq坐标系下的电机电流进行控制,以实现所需的电机电流。
5.电网电压生成:通过逆变器控制器生成电网输出电压的矢量。
6.SVM模块选择:根据电网电压矢量在α-β坐标系下的位置,选择合适的SVM模块进行控制。
7.输出PWM波形:根据选择的SVM模块,将PWM波形通过逆变器输出到电网上。
接下来,我们将进行三电平SVPWM的仿真评估。
仿真环境可以使用Matlab/Simulink或者PSCAD等软件。
首先,我们需要建立三电平逆变器的模型,包括电网电压、逆变器、电机等组成部分。
然后,编写三电平SVPWM算法的仿真程序。
在仿真程序中,通过输入电网电压和电机负载等参数,我们可以模拟电网电压和电机电流的变化情况。
然后,根据三电平SVPWM算法,计算逆变器输出的PWM波形,并将其作为输入给逆变器,从而实现对电网电压和电机电流的控制。
最后,通过仿真结果分析三电平SVPWM算法的性能,包括输出波形的失真程度、功率因数、谐波含量等。
并与传统的两电平SVPWM算法进行对比,评估其性能优势。
太阳能光伏并网系统SVPWM研究作者:王伟来源:《科技创业月刊》 2017年第4期王伟(武汉船舶职业技术学院机械工程学院湖北武汉430050)摘要:文章详细介绍了光伏并网发电应用与光伏并网技术研究现状。
分析了空间矢量控制法(SVPWM)在光伏并网系统中的应用。
关键词:光伏发电;光伏并网系统;空间矢量控制法(SVPWM)中图分类号:TM615文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1665-2272.2017.04.0531光伏发电并网系统的发展与应用随着人口增长、科技进步等诸多因素的影响,世界对能源的需求日益增加。
而传统能源所带的带来的一系列生态及环境问题,使得人们将目光逐渐投向绿色可再生的新能源。
如何高效、可靠的开发利用新能源已然是社会可持续发展的基础,成为全世界众多专家学者广泛研究的课题之一。
如今,以火电、水电以及核电为代表的传统能源由于储量有限、不可再生等原因,正面临着枯竭的危险,这为社会的可持续发展带来的巨大的影响。
为此,太阳能、风能等新能源迅速崛起,在电力领域占据了不可忽视的地位。
而其中太阳能具有取之不尽、用之不竭的优点,已成为最具发展潜力的新能源之一。
目前太阳能的主要利用方式有:光伏发电、太阳能热利用、太阳能光化利用,太阳能生物利用及太阳能光-光利用等。
其中光伏发电因其优异性,应用最为广泛,被誉为最具发展潜力的新能源技术之一。
自20世纪70年代开始,世界各国已逐渐将发展光伏发电作为各国可持续发展战略中的重要一环,纷纷大力支持并推进其产业化进程。
现今,我国仍以煤炭等“高能耗、低效率”的传统能源为主,正面临一系列工业化发展所带来的生态、环境问题。
调整能源结构,开发利用新能源已成为我国发展国民经济过程中一个亟待解决的问题。
而太阳能资源在我国含量丰富,要从根本解决我国的能源环境危机,就必须大力发展光伏产业。
2光伏发电并网系统的关键技术按照是否接入电网,光伏发电系统可以分为两类,即独立型光伏发电系统和并网型光伏发电系统。
SVPWM算法研究与试验应用SVPWM算法是一种针对空间矢量调制技术的高级控制算法,用于对三相交流电机进行精密控制。
该算法可以通过改变参考电压矢量的相位和大小,控制电机的电流和速度,并且具有较高的动态响应能力和控制精度。
SVPWM算法的基本原理是通过将三相交流电压转换为一个空间矢量,并将其控制在一个特定的方向和大小,从而实现电机驱动控制。
具体而言,该算法将三相电压看作一个三角形,通过通过调整参考电压的大小和相位,控制电机的电流和速度。
其中,电机的电流和速度与参考电压的相位差和大小有关。
SVPWM算法适用于多种交流电机驱动控制,如变频空调、电动汽车、电动机、风电等领域,广泛应用于工业自动化和控制系统中。
在实际应用中,为了提高算法的可靠性和灵活性,通常需要通过建立基于SVPWM算法的电机模型和控制系统,进行动态仿真和试验分析,以验证控制算法的性能和有效性。
在电机控制系统中,SVPWM算法通常与其他控制算法组合使用,如PID控制、电流矢量控制、位置控制等,实现更加稳定和高效的电机驱动控制。
同时,也需要针对不同应用场景和电机参数调整控制系统的参数和配置,以保证控制系统的效率和精度。
总之,SVPWM算法作为一种高级控制算法,在工业自动化和控制系统中具有广泛的应用前景。
通过建立电机模型和控制系统,可以实现SVPWM算法的实验验证和优化,同时也可以使控制系统更加灵活和智能,为电机控制和工业应用带来更大的价值和效益。
为了更好地了解市场变化和消费者需求,许多公司会收集大量的数据并进行分析。
以下是一些可能的相关数据,以及对其进行分析的例子。
1. 销售额数据:通过对销售额数据进行分析,公司可以了解销售趋势和产品受欢迎程度。
例如,如果一家服装公司发现一种特定的衣服款式最近的销售额增加了很多,那么他们可能会考虑生产更多这种衣服款式。
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svpwm的原理及法则推导和控制算法详解SVPWM是一种空间矢量脉宽调制技术,常应用于交流电机的无传感器矢量控制方案中。
SVPWM的原理及法则推导涉及到三相交流电机理论、空间矢量分析以及脉宽调制等内容。
下面将对SVPWM的原理、法则推导和控制算法进行详解。
1.SVPWM原理SVPWM的原理是基于交流电机的三相正弦波电流与空间矢量之间的转换关系。
交流电机的电流空间矢量可以表示为一个复数形式,即电流空间矢量(ia, ib, ic) = ia + jib。
空间矢量在空间中对应一个电机角度θ。
SVPWM的目标是控制交流电机的三相正弦波电流,使其与预期空间矢量一致,从而控制电机输出力矩和转速。
SVPWM首先对预期空间矢量进行空间矢量分解,将其分解为两个基本矢量Va和Vb。
然后根据电机角度θ和两个基本矢量的大小比例,计算出三相正弦波电流的幅值和相位。
2.SVPWM法则推导SVPWM的法则推导是为了实现精确控制电机的输出力矩和转速。
在法则推导中,首先需要建立电流与电压之间的关系,然后计算出三相正弦波电流的幅值和相位。
最后根据幅值和相位生成PWM波形,控制交流电机的动作。
具体推导过程如下:-步骤1:计算Va和Vb的大小比例,根据预期空间矢量和电机角度θ,可以通过三角函数计算出Va和Vb的幅值。
-步骤2:计算Vc,由于交流电机为三相对称系统,Vc的幅值等于Va和Vb的和,相位等于Va相位加120度。
-步骤3:计算三相正弦波电流的幅值和相位,幅值可以通过输入电压和阻抗模型计算得到。
-步骤4:根据幅值和相位生成PWM波形。
3.SVPWM控制算法SVPWM控制算法实现了对交流电机输出力矩和转速的精确控制。
- 步骤1:通过位置传感器或者传感器less技术获取电机角度θ。
-步骤2:根据预期输出力矩和转速,计算出预期空间矢量。
-步骤3:根据电机角度θ和预期空间矢量,计算出Va和Vb的幅值。
-步骤4:根据Va和Vb的大小比例和Vc的相位,生成PWM波形。
NPC三电平逆变器VSVPWM的研究NPC三电平逆变器(Neutral-Point- Clamped Three-LevelInverter)和SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)是现代电力转换系统中两种常见的拓扑和控制方法。
它们在不同应用场景中具有各自的优势和适用性。
NPC三电平逆变器是一种多电平逆变器,由具有多个电源和单个中性点连接的功率开关组成。
它的控制方式可以实现高质量的电压波形和较低的谐波畸变。
其中,中性点电压的控制是该拓扑独特的特点之一、它可以通过三电平逆变器输出不同电平的电压,以产生尽可能接近理想波形的输出电压。
在低功率应用中,NPC三电平逆变器具有高效率和较低的失真。
而SVPWM是一种基于空间矢量模型的脉宽调制方法。
它通过对逆变器开关的开合进行控制,实现输出电压波形的调制。
它可以产生接近理想正弦波形的输出电压,并且可以减少谐波畸变。
相较于传统的脉宽调制方法,SVPWM的控制精度更高,使得电力转换效率更高,并且可以减少尺寸和重量。
在比较NPC三电平逆变器和SVPWM时,可以考虑以下几个方面:1.转换效率:SVPWM方法控制的逆变器可以实现更高的转换效率,因为其输出电压波形接近理想正弦波,减少了谐波畸变和功率损耗。
相较之下,NPC三电平逆变器在高功率应用中的效率可能会较低,因为其电路结构复杂,电压开关频率较高。
2.复杂性和成本:SVPWM相对于NPC三电平逆变器的控制策略较简单,且在设计和实现上较为常见。
然而,NPC三电平逆变器较复杂,需要多个功率开关和电源,并且需要特殊的控制策略。
在一些低成本和低功率应用中,SVPWM可能是更经济和实用的选择。
3.谐波畸变:由于SVPWM可以接近理想正弦波输出,所以其谐波畸变较低。
而NPC三电平逆变器也可以通过输出不同电平的电压来减少谐波畸变,并且在低功率应用中通常具有较低的失真。
因此,在高要求的工业应用中,两者都可能是合适的选择。
基于TI公司DSP例程算法的SVPWM技术的研究及其实现SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)是一种广泛应用于无感测矢量控制电机驱动系统中的调制技术。
它通过合理地调节逆变器输出的电压矢量,实现对电机转矩和速度的精确控制,提高电机的效率和性能。
基于TI公司DSP例程算法的SVPWM技术的研究及其实现可以进一步优化电机控制系统的性能。
首先,基于TI公司DSP例程算法的SVPWM技术需要对SVPWM算法进行深入研究。
该算法在TI公司的DSP例程中已经得到了实现和应用,具有较高的稳定性和可靠性。
研究者需要深入分析SVPWM算法的原理和实现方法,了解其在电机控制中的应用机制。
此外,还需要研究SVPWM算法的优缺点,确定其在实际应用中的适用范围。
其次,基于研究的结果,研究者需要进行SVPWM技术的实现。
通过对SVPWM算法的实现,可以在电机控制系统中实现对逆变器输出电压矢量的精确调节。
在实现SVPWM技术的过程中,研究者需要考虑到逆变器的硬件条件和工作环境的要求,选择适当的开关频率和调制周期,确保电机驱动系统的稳定性和可靠性。
最后,研究者需要对实现的SVPWM技术进行性能评估和优化。
通过对SVPWM技术在电机控制系统中的应用进行性能评估,可以了解其对电机转矩和速度控制的影响。
根据评估结果,研究者可以对SVPWM技术进行优化,提高电机控制系统的效率和性能。
基于TI公司DSP例程算法的SVPWM技术的研究及其实现可以进一步推动电机控制技术的发展。
通过深入研究SVPWM算法,并将其实现在电机驱动系统中,可以提高电机的效率和性能,满足不同应用场景对电机控制的需求。
这一研究对于推动电机控制系统的发展、提高电机驱动系统的性能和稳定性具有重要意义。
SVPWM技术研究及其仿真
1 引言
空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation) 是已被应用于变频器、ups、无功补偿器等领域的新技术。
近年来随着大型重工业行业的技术改造和更新工作的展开,对大功率、高质量变频器的需求与日俱增,这种情况在我国尤其突出。
电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展,为变频器技术日趋成熟准备了条件,先进的svpwm技术在此环境下应运而生。
变频器的svpwm算法与其拓扑结构有着密切的联系,因此必须根据变频器拓扑结构的不同,选取相应的控制算法。
2 svpwm控制方法原理
2.1 pwm控制技术
pwm(pulse width modulation)控制技术是利用电力电子开关器件的导通和关断作用把输入的直流电变成输出脉冲列,并通过控制脉冲宽度或周期来达到变压、变流或变频的目的。
pwm的控制方法可根据不同分类法分成多种方法。
从控制思想上来看,可以分作四类,即等脉宽pwm法、spwm(sine pwm)法、svpwm法和电流跟踪型的pwm 法。
2.2 svpwm控制方法简介
svpwm的主要思想是:以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准,以三相逆变器不同开关模式作适当的切换,从而形成pwm波,以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
传统的spwm方法从电源的角度出发,以生成一个可调频调压的正弦波电源,而svpwm方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑,模型比较简单,也便于微处理器的实时控制。
2.3 pwm逆变器输出的矢量表示
电机理想的供电电压为三相对称正弦波,设线电压vdc,相电压表示式如下:
根据合成电压矢量公式
由上面的式子可得
从(5)式可以看出,合成电压矢量是一个随时间变化、幅值一定的圆形磁场,而磁场是电压的积分,因此产生的磁场也是一个圆形的旋转磁场,图1为逆变器简化的拓扑图,定义三个开关函数sa,sb,sc,用1代表1个桥臂的上桥臂导通,用0代表1个桥臂的下桥臂导通。
则对于180°导通型逆变器来说,三相桥臂的开关有8个导通状态,包括6个非零矢量和2个零矢量。
图1 交流电机控制逆变桥结构图
图2 电压矢量图
由(5)式可得8种电压矢量v4(100)、v5(101)、v1(001)、v3(011)、v2(010)、v6(1 10)、v0(000)和v7(111)分别对应的值为
括号中的二进制数,表示三相a、b、c的状态,vk中下标k=0~7是十进制数,表示括号中二进制数值。
如图2所示,这八种电压矢量,除了v0、v7幅值为0外,其它电压矢量幅值均为vdc。
合理的选择6个非零矢量的施加次序和作用时间,可使磁链空间矢量矢端顺时针或逆时针旋转形成一定的磁链轨迹。
选择的方式不同,形成的磁链轨迹形状也不一样。
这就是磁链轨迹的形成原理。
在图2中,逆变器的一个工作周期被6个有效的电压空间矢量划分为6个扇区。
在每一个扇区内,都可采用临近的两个非零矢量来合成处在此扇区的电压矢量。
以图2中的电压矢量vr为例来说明其过程。
用电压矢量v6、v4、v0来合成vr,并按照伏秒平衡的原则得
tn为对应电压矢量vn的作用时间(n=0,4,6),结合式(5)可得:
令上式等号两边的实部、虚部相等,可以得到下面的等式:
则由电压矢量v6、v4、v0和上面求出的作用时间相结合,可以控制电压矢量,形成多边形的电压矢量轨迹,从而获得更加接近圆形的旋转磁通。
各电压矢量的作用次序要遵守以下原则:任意一次电压矢量的变化只能有一个桥臂开关动作,即在二进制矢量中每次只有一位变化,因为如果允许有两个或三个桥臂动作,则在线电压的半周期内会出现反极性的电压脉冲,产生反向转矩,引起转矩脉动和电磁噪声。
由此可以得出,随着合成电压矢量vr的幅值增加,t4和t6的值不断增加,t0逐渐减少,但t0必须大于零,将此条件代入t0表达式,得到下面的条件
在实际中,此式对任何θ均成立,即有。
可见,当输出电压达到上限值时,其输出线电压基波峰值可达vdc。
svpwm的调制相电压波,相当于在原正弦波中注入了三角形三次谐波,当正弦调制波幅值为1时,形成svpwm调制相电压幅值为,svpwm调制方法比传统的规则采样s pwm提高了15.4%的电压利用率,能明显减少逆变器输出电流的谐波成分以及电机的谐波损耗,降低转矩脉动。
2.4 选择电压矢量规律
电压矢量的选择方案很多,优化目标不同,最优选择方案也不同。
这里介绍了一种方案,以便了解如何选择电压矢量。
图3 12个扇形区,主、辅、零电压矢量
图3中把园划分为12个扇区,从虚轴沿顺时针方向划分0~11共12个区,每区选用3个矢量,其中2个非零矢量,1个叫主矢量(main vector)用m表示,1个叫辅助矢量(sub -ordinote vector)用s表示和1个零矢量(zero vector)用z表示。
用6个非零电压矢量要产生一个理想的圆形磁链轨迹是困难的。
但是如果把圆周等分成n份,组成1个正n多边形,用6个非零电压矢量产生1个正n多边形轨迹的磁链是可能的,n值取12的倍数,n值越大,正n边形就越逼近理想圆形。
12个扇形区,各区选的非零矢量各异。
例如磁链矢量是按顺时针方向旋转,在零扇形内只有选v4、v6是合适的,v4是与零扇形区起始边(与虚轴重合的边)成垂直关系,所以组成零扇区主要依靠v4作主矢量,其次v6作辅助矢量。
磁链矢量旋转到1扇区,该区还是选v4、v6,但是v6作为主矢量,v4作为辅助矢量,虽然v4、v6对于1扇区起始边都是成60°的关系,好像v4、v6作用是一样的,但是随着旋转v6的作用超过了v4,到了2扇区起始边时v6就与这个边成垂直关系了,所以在1扇区就把v6当作主矢量,v4作为辅矢量。
以下各扇区的非零电压矢量的选择依次类推。
3 svpwm的两种控制方式比较
根据磁通和转矩环所调节的输入量的不同,svpwm的控制方式可分为两种:一种
是在两相静止坐标系下进行调节控制,一种是在同步选择坐标系下进行调节控制。
3.1 两相静止坐标系下进行调节控制
图4 两相静止坐标系下的svpwm控制方式
图4采用的是在两相静止α、β坐标系内进行变换调节的方法。
采样得到的实时输出电压信号只需经过clark变换至α、β坐标系内,进行误差计算和调节,然后按调节给出α、β控制量,计算svpwm脉宽,控制时α、β的给定值为
可见α、β的给定值可以先离线计算,由查表求出,算法简洁,实现简单。
α、β的给定值为按正弦规律变化的量,则采用pi调节器不可能实现无差跟踪,因此,系统的调节精度会受到影响。
3.2 同步选择坐标系下进行调节控制
图 5 旋转坐标系下的svpwm控制方式
如图5所示,采取的是在d、q坐标系内进行的调节方法。
采样得到的实时输出电压信号要经过clark变换和park变换,最终转换至d、q坐标系内,并在d、q 坐标系内进行误差调节,获得相应的svpwm控制量,d、q轴上的反馈分量为
其中α为输出电压矢量的瞬时相位,θ为给定的相位,vm为反馈电压峰值。
对输出进行控制的目的是使输出在幅值、相位、频率三方面跟踪给定,希望达到的目标为
则d、q轴的给定量为恒值,控制也由跟踪两个正弦变化量简化为跟踪两个直流量,这样采用pi调节器可以实现无差跟踪,并可获得较高的调节精度。
因此,为了使系统获得较高的性能,应采用基于旋转坐标系的svpwm控制方式。
4 matlab仿真实验
4.1 仿真参数选择
磁链轨迹园的初始半径为0,磁链初值分两种情况取值,分别为0和1,调制比为0.6,基波频率为50hz,控制周期为。
4.2 磁链初始值为0时的仿真波形
磁链初始值为0时的仿真波形如图6、7所示。
图6 u相电压波形
图7 磁链轨迹波形
当磁链初始值为0的时候,空间电压矢量的选择可以有很多种,前提是,只要矢量组合可以向轨迹圆上前进就行。
按照开关次数最少原则,一般选择相邻的两个电压矢量,另外为了节省磁链建立过程所需要的时间,在此不再使用零矢量。
4.3 磁链初始值为1时的仿真波形
磁链初始值为1时的仿真波形图8、9所示。
图8 u相电压波形
图9 磁链轨迹波形
通过仿真,对svpwm的原理和实现有了更进一步的理解。
由于磁链的初始值不同,所以起始阶段波形的脉宽也不一样。
当电机进入稳定运行阶段后,两种情况下波形的性质大致是一样的。
改变控制周期t可以改变追踪磁链宽度。
随着t的减小,相应地每个电压矢量作用的时间也减少,所以磁链的宽度也减小。
在电机已经制作好之后,ve/f大致是正比于磁链phi的,要实现v/f恒定控制,就要保持磁链恒定,即磁链圆的半径不可以变化。
在一个60°扇区内,电压矢量是分为许多个控制周期t走完的。
如果在一个控制周期内,非零矢量的占空比较大,则v走过的磁链也较大,如果要保持磁链为常数,则相应的f也要增大,即t应减小,以达到变频调速的目的。
5 结束语
本文从svpwm算法的基本定义和产生原理入手,对其进行了的研究,并对算法
进行了仿真。
svpwm算法实现容易,电压利用率比传统的spwm控制方法提高15%左右,而且svpwm比较适合于数字化控制系统,为以微控制器为核心的数字化控制系统提供了优良的选择方案,值得推广。