基于SVPWM的永磁同步電機矢量控制系統設計

由圖1可知，由外環(huán)的轉速和內環(huán)的電流環(huán)可以構成PMSM的雙閉環(huán)控制系統。該控制系統中應用了空間電壓矢量(SVPWM)脈寬調制技術(shù)，由于SVPWM的開(kāi)關(guān)損耗小、電壓利用率高、諧波少，因而大大提高了PMSM的調速性能。

3 SVPWM原理
本文的矢量控制系統中的逆變器PWM采用的是電壓空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術(shù)。SVPWM技術(shù)主要是從電機的角度出發(fā)，它著(zhù)眼于如何使電機獲得幅值恒定的圓形旋轉磁場(chǎng)(即正弦磁通)。三相負載相電壓可以用一個(gè)空間電壓矢量(目標矢量)來(lái)代替。通過(guò)控制三相逆變器開(kāi)關(guān)器件的通斷，可以得到用于合成目標矢量的基本矢量。圖2所示是典型的三相逆變器電路及其SVPWM向量扇區圖。圖中引入了A、B、C橋臂的開(kāi)關(guān)變量Sa、Sb、Sc，當某橋臂的上管導通而下管關(guān)斷時(shí)，其開(kāi)關(guān)變量值為1；當下管導通，上管關(guān)斷時(shí)，開(kāi)關(guān)變量值為0。因此，整個(gè)三相逆變器共有8種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即(SaSbSc)為(000)到(111)，分別對應逆變器的8種輸出電壓矢量，其中2種為零矢量，6種非零矢量可將平面分為6個(gè)扇區。圖3所示是產(chǎn)生SVPWM的具體實(shí)現步驟。其實(shí)現可通過(guò)Simulink模塊庫來(lái)搭建。

現以第一扇區為例來(lái)計算基本矢量的作用時(shí)間，其空間電壓矢量Vd的位置如圖4所示。假如在開(kāi)關(guān)周期Ts內，矢量Vx、Vy、V0的作用時(shí)間分別為T(mén)x、Ty、T0，則有：

式(7)中，Vph為相電壓基波幅值，由(7)式可得到扇區中基本矢量Vx、Vy、V0的作用時(shí)間，并由此決定逆變器各開(kāi)關(guān)狀態(tài)的作用時(shí)間。