感應電機SVPWM 控制系統的仿真研究

　1 引言

　　隨著(zhù)電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，脈寬調制技術(shù)(PWM)和正弦脈寬調制技術(shù)(SPWM)在電機控制系統中已經(jīng)得到越來(lái)越多的應用。使用SPWM 來(lái)控制電機系統，電路結構簡(jiǎn)單，成本較低，但系統性能不高，電壓利用率不高，諧波成分較大。近年來(lái)電機的空間矢量理論被引入電機控制系統中，形成了空間矢量脈寬調制技術(shù)(SVPWM) ，其原理是就是利用逆變器各橋臂開(kāi)關(guān)控制信號的不同組合，使逆變器的輸出空間電壓矢量的運行軌跡盡可能接近圓形。SVPWM 與常規的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)轉矩，而且有較高的電壓利用率，更易于數字實(shí)現[1] ，因而在交流感應電機控制中，應用前景十分看好。

　　2 SVPWM 脈寬調制原理

　　2.1 八個(gè)電壓空間矢量與扇區劃分

　　空間矢量脈寬調制SVPWM 實(shí)際上對應于交流感應電機中的三相電壓源逆變器的功率器件的一種特殊的開(kāi)關(guān)觸發(fā)順序和脈寬大小的組合。在采用三相逆變器對異步電機供電時(shí)，根據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(lái)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?jì)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(guò)與基本的空間矢量對應的開(kāi)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[3,4]

　　SVPWM 信號的實(shí)時(shí)調制需要定子參考電壓矢量的二維靜止坐標系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中時(shí)，矢量作用時(shí)間的相對值T1 和T2 可以用X，Y 或Z 表示，它們的對應關(guān)系如表1 所示。表1T1、T2 與X、Y、Z 的對應關(guān)系表

表1 T1、T2 與X、Y、Z 的對應關(guān)系表