变频器电压空间矢量脉宽调制

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电压空间矢量脉宽调制方法的研究

电压空间矢量脉宽调制方法的研究

U3
1 0 0 Ud/2 -Ud/2 -Ud/ 2
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Ud/2 -Ud/ 2
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Fra Baidu bibliotek
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8 个电压矢量可表示为
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2009 年第 10 期
研究与开发
2 / 3 e U ((k 1) πj) /3 k = 1, 2, ,6
研究与开发
电压空间矢量脉宽调制方法的研究
徐 铎 1 王清灵 2
(安徽理工大学,安徽 淮南 232001)
摘要 本文介绍了电压空间矢量调制的原理 ,并对电压矢量的合成做了详细分析,给出 SVPWM 调制方式与载波调制的关系及用载波调制的方法实现电压矢量控制的具体步骤。最后通 过 Matlab/simulink 进行仿真验证。
3T 1U d
+
2
/
3T
U eπ/ 3 j
2d
(3)
将(3) 按实 部和虚 部分 别展开 ,得
TsUr cosθ= 2 / 3T 1Ud + 2 / 3T 2Ud cos 60° (4) TsUr sin θ= 2 / 3T 2Ud sin 60°
由式( 4)得
T1 = 3Ur / UdTs sin(π/ 3 θ)

变频器矢量控制

变频器矢量控制

变频器矢量控制

在工业自动化领域,变频器是一种重要的设备,广泛应用于电机控

制和能源节约等方面。其中,矢量控制是变频器的一种重要控制方式,它通过精确的电机控制实现了更高效、更稳定的运行。

一、矢量控制的原理和特点

矢量控制是一种基于电流的控制方式,它通过分析电机电流的大小

和方向来实现对电机的控制。与传统的频率控制相比,矢量控制具有

以下几个特点:

1.高精度的转矩控制:矢量控制能够精确地控制电机的转矩输出,

无论在低速或高速运行时都能提供较为准确的转矩响应。这对于需要

精确控制转矩的应用场景非常重要。

2.宽速度范围的控制:矢量控制可以实现宽速度范围的无级调速。

无论是低速运行还是高速运行,都可以得到较为稳定的输出。这对于

大部分工业应用来说都是非常关键的。

3.良好的动态性能:矢量控制具有快速的动态响应特点,能够在瞬

态变化时快速调整电机输出。这使得在工业生产中的速度要求较高的

应用中,矢量控制展现出了很好的优势。

4.较高的效率和能耗节约:矢量控制通过对电机的精确控制,可以

使电机运行在最佳工作点上,从而提高电机的效率,降低能耗。在能

耗节约方面,矢量控制也具有很大的潜力。

二、矢量控制的实现方法

矢量控制的实现首先需要获取电机的转速和转矩反馈,以及电机的电流反馈。然后,将这些反馈信号输入到控制器中,通过控制器对电机的电流大小和方向进行调节。具体的实现方法有以下几种:

1.直接转矩控制(DTC):直接转矩控制是一种基于电机转矩和电流的控制方法,它通过直接控制电机的转矩和磁场实现对电机的控制。这种方法具有快速动态响应和精确控制的特点,但在低速和零速运行时存在一定的困难。

矢量控制变频器调试方法

矢量控制变频器调试方法

矢量控制变频器调试方法主要包括以下几个步骤:

1. 基本设置:

- 开机后,根据变频器的使用说明书进行基本设置,包括输入电压、频率、波特率等。

- 确保变频器与电动机正确接线,包括电源线、控制线和反馈线等。

2. 参数设置:

- 根据电动机的实际参数(如功率、电压、电流、转速等)设置变频器的相关参数。

- 设置矢量控制模式,通常有速度控制模式(V/F控制)和力矩控制模式等。

3. 调试运行:

- 启动变频器,观察电动机的启动运行情况,检查电流、电压等参数是否正常。

- 逐步调整变频器的设置参数,如转速设定、力矩设定等,观察电动机响应是否符合预期。

4. 矢量控制调试:

- 进行矢量控制调试时,需要使用专门的调试工具或软件,这些工具可以实时显示电动机的转速、力矩、位置等参数。

- 调整矢量控制参数,如转矩增益、速度增益、电流限制等,以达到理想的控制效果。

5. 功能测试:

- 测试变频器的各种功能,如启动、停止、加速、减速、紧急停止等,确保各项功能正常。

- 进行负载测试,模拟实际工作条件,观察电动机在各种负载下的表现。

6. 优化调整:

- 根据测试结果,对变频器的参数进行优化调整,以提高电动机的运行效率和稳定性。

- 可能需要多次调试和测试,直到达到最佳性能。

7. 长时间运行测试:

- 让电动机在满负荷或极端条件下长时间运行,观察是否存在异常情况,确保长期运行的可靠性。

8. 撰写调试报告:

- 完成调试后,撰写调试报告,记录调试过程中遇到的问题及解决方案,为今后的维护提供参考。

调试矢量控制变频器需要专业的知识和经验,确保在调试过程中安全和效率。

空间矢量脉宽调制

空间矢量脉宽调制

空间矢量脉宽调制

空间矢量脉宽调制(SpaceVectorModulation,SVM)是当今理解与控制无刷直流电机的重要工具之一。它以一种新的有效调整策略,在电机控制中得到了广泛的应用。它利用矢量控制工具,对导通和断开的电路进行智能化控制,从而达到控制电机运行的最佳状态。

空间矢量调制(Space Vector Modulation)是一种新型的调制方式,它通过改变脉冲宽度来实现对电机输出电流和功率进行控制。它使用一组空间矢量来表示可以控制的电流或功率,这些矢量分别与正弦函数的三分量对应。当信号矢量改变时,输入的电流也会随之改变,从而实现对电机输出功率和电流的调整。

空间矢量调制的优点是能够提供出色的性能,它具有很高的动态性能和可靠性,能够很好的控制电机的运行。它可以有效抑制良性谐波,从而减少噪声,提高系统的功率效率。此外,它还具有对负载变化敏感性强的特点,能够自动调整电流,从而实现负荷变化时的良好运行状态。

空间矢量调制的缺点也不能忽视,它的计算量较大,需要先对空间矢量做复杂的运算,才能得到脉冲宽度的调节,而且运算时间也较长,而且在处理低速时,容易出现抖动现象,影响精度。

因此,空间矢量调节方式在电机控制中有其独特的优势,能够较好地控制电机的运行。空间矢量调节是结合性能和可靠性、良好动态性和高效率的新型调节方式,应用领域越来越广。

未来,空间矢量调制技术将会得到更多的发展,并在未来的电机

控制中得到更多的应用。它的应用领域将会越来越广泛,从而实现更出色的控制精度和节省更多的能耗。

脉冲宽度调制(PWM)和正弦波脉宽调制(SPWM)变频技术简介

脉冲宽度调制(PWM)和正弦波脉宽调制(SPWM)变频技术简介

变频技术之PWM调制技术与SPWM调制技术详解

变频技术通过改变电力信号的频率来调节电动机、压缩机和其他电气设备的运行速度。在实际应用中,变频器是变频技术的核心装置,而脉冲宽度调制(PWM)技术和正弦波脉宽调制(SPWM)技术是实现变频器控制的重要手段。

什么是PWM调制技术

PWM调制技术通过控制脉冲信号的宽度,实现对输出电压的调节。在变频技术中,PWM被广泛应用于变频器中,以控制电动机的速度和转矩输出。通过改变脉冲信号的占空比(脉冲宽度与周期之比),可以实现对电动机的精确控制。当需要增大输出电压时,增加脉冲信号的宽度;当需要减小输出电压时,减小脉冲信号的宽度。这种方式使得电动机可以在不同负载条件下保持稳定的转速和扭矩输出。同时,PWM调制技术还具有响应快、控制精度高、效率高等优点,被广泛应用于各种电力控制系统中。PWM调制波形如图1所示:

图1PWM调制波形

PWM技术具有以下优点:

高效性:由于PWM技术可以通过调整脉冲宽度来控制电机的输出电压和频率,因此可以实现电机在不同负载条件下的高效运行。通过减小电机额定电压,PWM技术可以降低电机的功耗,提高整体效率。

精确控制:PWM技术具有响应速度快、控制精度高的特点。通过微调脉冲宽度和周期,可以实现对电机转速和扭矩的精确调节,满足不同应用的需求。

减少机械冲击:PWM技术可以实现电机的软启动和软停止,减少了机械系统的冲击和磨损,延长了设备的使用寿命。

尽管PWM技术具有许多优点,但也存在一些局限性:

谐波问题:PWM技术在产生脉冲信号时会引入谐波成分,可能对电力网络和其他设备造成干扰。为了减少谐波,需要采取滤波和抑制措施,增加了系统的复杂性和成本。

矢量变频器特点

矢量变频器特点

矢量变频器特点

矢量变频器是一种电力传动设备,主要用于控制电动机的转速和输出功率。它具有以下特点:

1. 高精度控制:矢量变频器采用先进的控制算法和高性能的数字信号处理器,能够实现对电动机的精确控制。它可以根据负载的变化实时调整输出频率和电压,使电动机能够以最佳效率运行。

2. 宽频调范围:矢量变频器可以在一定范围内调节输出频率,通常可达到0-100Hz或更高。这使得电动机可以适应不同的工作要求,实现多种转速调节。

3. 高效能节能:矢量变频器能够根据负载的变化实时调整输出频率和电压,以满足负载需求。它能够有效降低电动机的能耗,提高系统的能源利用率。

4. 良好的动态性能:矢量变频器采用高性能的控制算法和快速响应的电路设计,能够快速调节输出频率和电压,实现快速启动和停止,提高系统的动态性能。

5. 全面的保护功能:矢量变频器具有多种保护功能,如过流保护、过载保护、短路保护、过压保护等,可以有效保护电动机和变频器免受损坏。

6. 多种控制方式:矢量变频器支持多种控制方式,如恒转矩控制、

恒功率控制、速度闭环控制等。用户可以根据实际需求选择合适的控制方式。

7. 易于安装和调试:矢量变频器具有简单的接线和设置界面,安装和调试操作简便。通常可以通过触摸屏或键盘进行参数设置和监控。

8. 可靠稳定:矢量变频器采用高品质的元器件和可靠的电路设计,具有良好的抗干扰能力和稳定性,可以长时间稳定运行。

9. 多种通信接口:矢量变频器通常具有多种通信接口,如RS485、Modbus、Profibus等,可以与上位机或其他设备进行数据交互和集成控制。

矢量变频原理

矢量变频原理

矢量变频原理

矢量变频原理是一种电力变频技术,用于将输入的电源频率转换成所需的输出频率。其原理基于矢量控制算法和PWM(脉宽调制)技术。

矢量控制算法是一种控制技术,通过计算电机的电流和电压矢量,实现对电机速度和转矩的精确控制。矢量控制算法利用空间矢量的旋转来实现对电机的控制,其核心概念是将电机的磁链分解为磁场矢量和转矩矢量两个分量,通过控制这两个分量的幅值和相位,可以精确控制电机的速度和转矩。

PWM技术是一种将输入电源以脉冲的形式输出的技术,通过调节脉冲的宽度和频率,可以实现对输出电压和频率的精确控制。在矢量变频系统中,PWM技术被用于控制电机的输出频率,即将输入电源的固定频率转换为可变频率的输出波形。通过调节PWM信号的频率和占空比,可以实现对电机的速度和转矩的控制。

综合应用矢量控制算法和PWM技术,矢量变频系统可以实现对电机速度和转矩的精确控制,提高电机的效率和可靠性。其工作原理是:首先,通过矢量控制算法计算电机的电流和电压矢量;然后,通过PWM技术将这些电流和电压矢量转换为电机的输出波形,实现电机的精确控制。

总之,矢量变频原理是一种电力变频技术,通过综合应用矢量控制算法和PWM技术,实现对电机速度和转矩的精确控制。

这种技术在工业控制和电力传动领域得到了广泛应用,为电机系统提供了高效、可靠的运行方式。

电压空间矢量脉宽调制技术的研究及其实现

电压空间矢量脉宽调制技术的研究及其实现

电压空间矢量脉宽调制技术的研究及其实现

一、本文概述

随着电力电子技术的快速发展,电压空间矢量脉宽调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)已成为电机控制领域中的一项重要技术。该技术以其高效、稳定、易于实现等优点,在电力转换、电机驱动、新能源发电等领域得到了广泛应用。本文旨在对电压空间矢量脉宽调制技术进行深入研究,分析其原理、特点以及实现方法,并探讨其在现代电力电子系统中的应用前景。

本文首先介绍了电压空间矢量脉宽调制技术的基本原理,包括其理论基础、空间矢量的定义与分类、以及SVPWM的实现过程。接着,文章详细分析了SVPWM技术的特点,包括其调制范围宽、电压利用率高、谐波含量低等优势,并与其他脉宽调制技术进行了比较。

随后,本文着重探讨了电压空间矢量脉宽调制技术的实现方法,包括硬件电路设计和软件编程实现。在硬件电路设计方面,文章介绍了基于SVPWM技术的电机驱动电路的设计原则和方法;在软件编程实现方面,文章给出了SVPWM算法的具体实现步骤和程序代码示例。

本文还探讨了电压空间矢量脉宽调制技术在现代电力电子系统

中的应用前景,包括其在新能源发电、电动汽车、工业自动化等领域的应用,以及未来的发展趋势和挑战。通过本文的研究,希望能够为

电力电子领域的研究人员和工程师提供有益的参考和借鉴。

二、电压空间矢量脉宽调制技术基础

电压空间矢量脉宽调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)是一种先进的PWM控制技术,它主要应用在三相电压源型逆变器的控制中。SVPWM技术的核心思想是将三相逆变器的输出电压看作是一个在三维空间中旋转的电压矢量,通过控制这个电压矢量的幅值和旋转速度,来实现对输出电压和电流的精确控制。

svpwm过调制原理

svpwm过调制原理

svpwm过调制原理

SVPWM过调制原理

随着电力电子技术的发展,矢量控制成为交流电机控制中的重要方法之一。在矢量控制中,SVPWM(空间矢量脉宽调制)是一种常用的调制技术。本文将介绍SVPWM过调制的原理和应用。

一、SVPWM原理

SVPWM是一种基于空间矢量理论的调制技术,它通过调节三相电压的幅值和相位来控制电机的输出。其基本原理是将三相电压分解为两个正弦波电压和一个直流电压,通过改变正弦波电压的幅值和相位,可以实现对电机的精确控制。

SVPWM的过调制原理是在正常的SVPWM控制基础上,通过增大矢量图中的调制幅度,使得电机输出的电压和电流超过额定值,从而提高电机的输出功率。具体来说,过调制就是在正常SVPWM的基础上,增加额外的矢量,使得电机的输出矢量可以超过正常范围。这样一来,电机的输出功率可以得到进一步提升。

二、SVPWM过调制的实现

SVPWM过调制的实现主要包括以下几个步骤:

1. 选择合适的调制比率:调制比率是指过调制时额外矢量和基本矢量的比值。通过合理选择调制比率,可以确保过调制时电机的输出

电压和电流不超过额定值,从而保证系统的稳定运行。

2. 调整正弦波电压的幅值和相位:在正常SVPWM控制中,通过调整正弦波电压的幅值和相位来控制电机的输出。在过调制中,通过增加矢量图中的额外矢量,调整正弦波电压的幅值和相位,使得电机的输出电压和电流超过额定值。

3. 监测电机的输出功率:在过调制过程中,需要实时监测电机的输出功率,确保电机的输出不会超过额定值。如果输出功率超过额定值,需要及时调整调制比率或正弦波电压的幅值和相位。

空间矢量控制变频调速的原理

空间矢量控制变频调速的原理

空间矢量控制变频调速的原理

一、引言

空间矢量控制变频调速技术是一种高效、精确的电机控制技术,广泛应用于各种工业领域中。本文将详细介绍空间矢量控制变频调速的原理。

二、电机基础知识

在了解空间矢量控制变频调速的原理之前,我们需要先了解一些电机基础知识。电机是将电能转化为机械能的设备,通常由定子和转子两部分组成。其中定子上有若干个线圈,当这些线圈通以交流电时,会在定子内形成一个旋转磁场。而转子则由永磁体或者铜导体构成,在旋转磁场的作用下会产生感应电动势,并因此带动负载旋转。

三、变频器的作用

传统的交流电源无法直接提供可调节的交流电压和频率,因此需要使用变频器来实现对交流电压和频率进行可调节控制。变频器通过将固定直流电源经过整流滤波后得到直流电压,并通过逆变器将直流电压转换为可调节的交流电压和频率。

四、空间矢量控制的基本原理

空间矢量控制是一种高级的电机控制技术,通过对电机三相电流和电

压进行空间矢量分析,实现对电机转矩和转速的精确控制。空间矢量

控制可以将电机视为一个向量旋转系统,通过改变向量的方向和大小

来实现对电机的控制。

五、空间矢量控制的步骤

1. 从交流电源中获取三相交流电压,并经过整流滤波后得到直流电压;

2. 通过逆变器将直流电压转换为可调节的交流电压和频率;

3. 对交流电压进行空间矢量分析,得到两个旋转坐标轴上的磁场向量;

4. 通过计算得到两个旋转坐标轴上的参考向量;

5. 将参考向量与实际向量进行比较,并根据差值来调整逆变器输出的

交流电压;

6. 实时监测反馈信号,调整参考向量以达到精确控制。

永磁同步电机的空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理及仿真研究

永磁同步电机的空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理及仿真研究

2013 年第 30 期
科技创新与应用
GB/T13176.2-91 中规定洗衣粉中水分及挥发物含量的测定的方法 是: 准确秤取 2 克样品放于已恒重的称量瓶中, 在 105依2益烘箱中干燥 4 在实际生产中检 小时。 冷却半小时后称重。 计算水分及挥发物的含量。 测时间过长, 不利于指导生产。使用红外水分仪检测, 快速测得洗衣粉 中水分及挥发物含量。利于指导生产及降低检验时间成本。 1 试验部分 1.1 仪器和试样 MA45 红外水分测定仪 101-A 型系列电热鼓风干燥箱 不同水分范围的样品 1.2 实验原理 传统的烘箱法使热空气循环由外而内的加热样品。红外线可以无 就会转化为热量, 利于水 任何障碍穿透到样品内部, 到达样品内部后, 分蒸发达到快速烘干的目的。 2 结果与讨论 2.1 样品的准备 为了较好的应用于实际生产,分别对每个品牌不同水分范围的洗 衣粉在生产时进行取样, 每次取一袋 (用分样器将其分成四份) , 一袋用 于烘箱法测其水分, 其余用红外水分仪检测其水分。由于国标中要求称 量 2 克, 故每次称量样重均为 2 克。 2.2 温度对测定结果的影响 将红外水分仪温度设置成 150益, 检测结果如下: 红外水分仪 1.7 2.7
由以上数据得出, 在 160益时, 样品结果明显高于烘箱法测得的结
此 25 组数据, 用烘箱法测得的平均值是 1.728, 用红外水分仪测得 的平均值是 1.725, 差值平均值为 0.0028。两种方法测得结果基本一致, 满足分析误差要求。 3 结束语 (1) 用红外水分测定仪测定洗衣粉中水分及挥发物含量, 准确度和 简便、 可靠的方法。 精确度高, 是一种快速、 (2) 温度要控制得当。不同温度对测得结果有一定影响, 合适的温 度为 155益。 参考文献 (烘箱法) [1]GB/T13176.2-91.洗衣粉中水分及挥发物含量的测定 [S].

空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术原理及实现课程作业

空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术原理及实现课程作业

SVPWM的工作原理
01
SVPWM通过将每个采样周期分为三个阶段(即:第一扇区、 第二扇区、第三扇区),并使用适当的PWM波形来控制开关
状态,以生成所需的电压矢量。
02
在每个阶段,SVPWM生成两个非零矢量和零矢量,通过调整 它们的持续时间和顺序,可以合成任意所需的电压矢量。
03
通过选择适当的电压矢量,SVPWM能够实现电机的精确控 制,包括速度、位置和转矩控制。
通过降低能源损耗和提高能源利用效率,SVPWM 技术有助于降低新能源产业的生产成本。
推动新能源产业的科技创 新
SVPWM技术的发展将激发更多的科研投入 和创新实践,促进新能源产业的科技进步。
THANKS
感谢观看
器(APF)等设备中。
• 高功率因数:通过精确控 制电压矢量,SVPWM能够 实现高功率因数运行,提 高了电力电子设备的效率。
• 低开关损耗:由于SVPWM 采用较少的开关次数,因 此减小了开关损耗,延长 了电力电子设备的使用寿 命。
• 优化的电能质量:SVPWM 能够减小谐波畸变,提高 电能质量,满足严格的电 力质量要求。
SVPWM的优势与局限性
SVPWM的优势在于其高电压输出能力、低谐波畸变、易于数字化实现以 及能够实现电机的精确控制。
然而,SVPWM也存在一些局限性,例如在低速时可能出现的转矩波动和 计算复杂性。

空间电压矢量控制变频调速零矢量的作用

空间电压矢量控制变频调速零矢量的作用

空间电压矢量控制变频调速零矢量的作用

引言

在现代工业中,电机广泛应用于各种传动系统中。电机调速技术对于传动系统的性能和效率至关重要。空间电压矢量控制变频调速是一种常用的电机调速方法,其中零矢量调制是其中的一种重要方式。本文将详细探讨空间电压矢量控制变频调速中零矢量的作用,其优势和应用。

空间电压矢量控制变频调速简介

空间电压矢量控制是一种通过控制电机绕组电流来实现电机转矩和速度控制的方法。其基本原理是将电机绕组电流分解为两个正交轴上的电流矢量,利用矢量间的相对运动来控制电机。

零矢量调制的基本原理

零矢量调制是空间电压矢量控制中的一种调制策略。其原理是将正交轴上的电流矢量都置为零,使电机停止转动。在零矢量状态下,电机所产生的转矩为零,同时电机也不会出现震动和噪声。零矢量调制主要应用于电机停止或变速的场景中。

零矢量调制的优势

零矢量调制具有以下几个优势:

1. 减少电机噪声

由于零矢量调制使电机停止转动,电机的机械运动噪声也将降低。这对于要求低噪声的应用场景(例如家电和办公设备)非常重要。

2. 提高系统响应速度

在电机变速时,零矢量调制可以迅速将电机停止。这对于要求快速响应的系统非常重要,例如需要频繁制动和变速的装备。

3. 减少能耗

零矢量调制可以有效减少电机的能耗。在电机停止或变速时,无需额外的能量输入,因此可以降低系统的总能耗。

4. 降低机械磨损

在电机转速较高的情况下,零矢量调制可以避免电机因制动或变速过程中产生的机械磨损。这对于提高电机寿命和减少维护成本非常重要。

零矢量调制的应用

零矢量调制在各种场景中都有广泛应用。

变频器pwm控制的基本原理

变频器pwm控制的基本原理

变频器pwm控制的基本原理

变频器(Variable Frequency Drive,简称VFD)是一种能够通过改变电机供电频率来实现对电机转速控制的设备。其中,PWM (Pulse Width Modulation)脉宽调制技术是变频器实现对电机控制的基本原理。

PWM脉宽调制技术是一种通过改变电压的占空比来实现对电机转速的控制方法。在PWM控制中,控制器会根据需要的电机转速,通过调整输出信号的占空比来改变电机的输出功率。占空比即高电平信号的持续时间与一个周期的时间之比。通过调整占空比,可以改变电机的平均电压,进而控制电机的转速。

实际上,PWM脉宽调制技术是将输入电压转换为一个高频脉冲信号的方法。这个高频脉冲信号的占空比可以通过改变PWM控制器的输出信号的高电平时间来实现。在控制器中,通过比较电压参考信号和三角波信号,生成一个高低电平不断变化的PWM信号。这个PWM信号经过放大后,供给给电机,从而实现电机的转速控制。

PWM脉宽调制技术的优点是能够在不改变电压幅值的情况下,通过改变占空比来控制电机转速。这种方法可以在电机运行时提供最大的电压和电流,从而提高电机的输出功率。同时,由于PWM脉冲信号的频率很高,电机会感受不到电压的突变,减少了能源的浪费和电机的损耗。

通过PWM脉宽调制技术,变频器可以实现对电机的精确控制,从而适应不同的工作需求。在实际应用中,可以通过调节PWM信号的占空比来改变电机的转速,实现电机的正转、反转、加速、减速等操作。同时,PWM脉宽调制技术还可以实现对电机的过载保护、启动和停止控制,提高了电机系统的可靠性和安全性。

变频器的控制方式详解

变频器的控制方式详解

变频调速技术是现代电力传动技术的重要发展方向,而作为变频调速系统的核心—变频器的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素,除了变频器本身制造工艺的“先天”条件外,对变频器采用什么样的控制方式也是非常重要的。本文从工业实际出发,综述了近年来各种变频器控制方式的特点,并展望了今后的发展方向。

变频器简介

1)变频器的基本结构

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备,其中控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说,有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。

2)变频器的分类

变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类,可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;按照用途分类,可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。

变频器控制方式选择依据

对于控制方式,要根据生产机械的具体要求来进行选择。

1、二次方律负载对于离心式风机、水泵和空气压缩机一类的二次方律负载,一般采用V/F控制方式为宜。因为V/F控制方式有低励磁U/f线,在低频运行时可以更好地节能。矢量控制方式实质上是使电动机始终保持额定磁通的控制方式,不可能实现低励磁。2.恒转矩负载

空间矢量脉宽调制(SVPWM)的开环讲解

空间矢量脉宽调制(SVPWM)的开环讲解

采用空间矢量脉宽调制(SVPWM )的开环

VVVF 调速系统的综合实训

一、实验目的

1、理解电压空间矢量脉宽调制(SVPWM )控制的基本原理。

2、熟悉MCKV 电机控制系统的CPU 模块、IPM 模块和机组各部分硬件模块,并确认工作正常。

3、了解SVPWM 变频器运行参数和特性。

二、实验内容:

1、熟悉CCS 编程环境,并在CCS 下编译、下载、运行DSP 软件工程。

2、观察并记录定子磁链周期和频率,并分析他们之间的关系。

3、观测并记录启动时电机定子电流和电机速度波形)(t f i v =与)(t f n =;

三、实验预习要求

1、阅读并掌握三相交流异步电机VVVF 调速系统工作原理。

2、了解电压空间矢量脉宽调制(SVPWM )控制的基本原理。

3、阅读本次实验指导书和实验程序,写好实验预习报告。

4、在MATLAB/Simulinlk 环境中搭好仿真模型,结合本程序LEVEL1功能框图,完成电流速度双闭环系统交流异步电机矢量控制仿真。

四、实验原理

当用三相平衡的正弦电压向交流电动机供电时,电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定,并以恒速旋转,磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转矢量(磁链圆)。SVPWM 就是着眼于使形成的磁链轨迹跟踪由理想三相平衡正弦波电压源供电时所形成的基准磁链圆,使逆变电路能向交流电动机提供可变频电源,实现交流电动机的变频调速。

现在以实验系统中用的电压源型逆变器为例说明SVPWM 的工作原理。三相逆变器由直流电源和6个开关元件( MOSFET) 组成。图1是电压源型逆变器的示意图。

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变频器电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制时间:2011-10-07 来源:未知编辑:电气自动化技术网点击:1071次字体设置: 大中小

经典的正弦脉宽调制(spwm)控制着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波,并未顾及输出电流的波形如何,更未考虑电动机中产生的旋转磁场。然而交流电动机需要输入三相正弦波的最终目的是在电动机气隙形成圆形的旋转磁场,从而产生恒定的电磁转矩。如果对准这一目标,把逆变器和交流电动机视为一体,按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作,其效果应该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制”,下面的讨论将表明,磁链轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的,所以又称“电压空间矢量pwm(space vector pwm,简称svpwm)控制”。

4.1 电压空间矢量

随时间按正弦规律变化的物理量可在复平面上用时间相量表示,而在空间呈正弦分布的物理量也可在复平面上表示为一个空间矢量。图4-1a)绘出了异步电动机定子三相绕组接线图,图中箭头所指为相应物理量的给定正方向。在空间呈正弦分布的三相定子绕组磁动势可用空间矢量f a、f b、f c表示,见图4-1b),它们分别座落在代表三相定子绕组轴线空间位置的a、b、c轴上,而三相绕组合成磁动势的空间矢量为图中的f s。

f s=f a+f b+f c(4-1)

式中,f a、f b、f c的模均在各自的绕组轴线上按正弦规律作脉动变化,时间相位分别差2π/3。它们的合成磁动势空间矢量f s则绕定子参考坐标系的原点o以同步角频率旋转。当三相定子绕组电流为对称的三相正弦电流时,fs的幅值为常数,是各相磁动势幅值的3/2倍,矢量顶端的运动轨迹是一个圆,即通称的圆形旋转磁场。

图4-1 定子三相绕组及其磁动势和电压的空间矢量

a) 定子绕组接线图 b)磁动势(电流)空间矢量 c)电压空间矢量

由于每相绕组电流与磁动势存在着简单的比例关系,所以图4-1b)所示的磁动势空间矢量也可认为就是电流的空间矢量,三相合成定子电流矢量为i s。

i s=i a+i b+i c (4-2)

同理,当有三相对称正弦波相电压加于电机三相定子绕组上时,可在定子参考坐标系上定义三个定子电压空间矢量u a,u b,uc,它们的位置始终落在对应各相绕组轴线上,而大小则随时间按正弦规律脉动,三相电压空间矢量之和为合成电压空间矢量u s,它也是一个旋转的空间矢量,其幅值不变,是相电压值的3/2倍;并以电源角频率ω1为电气角速度作恒速旋转,如图4-1c)。当某一相电压瞬时值为最大时,u s就落在该相电压空间矢量的轴线上。合成电压空间矢量表达式为

u s=u a+u b+u c (4-3)

或把相电压的时间函数和空间相位分开写,得

u s=u a0(t)+u b0(t)e jγ+u c0(t)e j2γ

(γ=2π/3) (4-4)

4.2 电压与磁链空间矢量的关系

当异步电动机的三相对称定子绕组由三相平衡正弦电压供电时,对每一相都可写出一个电压平衡方程式,三相的电压平衡方程式相加,即得用合成空间矢量表示的定子电压方程式:

(4-5)

式中,ψs——定子三相磁链合成空间矢量。

当电动机的转速不很低时,定子电阻压降在式(4-5)中所占的成分很小,可忽略不计,则定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为

(4-6)

或(4-7)

当电动机由三相平衡正弦电压供电时,电动机定子磁链幅值恒定,其空间矢量以恒速旋转,磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形(一般简称为磁链圆)。这样的定子磁链旋转矢量可用式(4-8)表示。

ψs≈ψm e jω1t (4-8)

式中,ψm是磁链ψs的幅值;ω1为其旋转角速度。

由式(4-6)和式(4-8)可得

(4-9)

式(4-9)表明,当磁链幅值ψm一定时,u s的大小与ω1(或供电电压频率f1)成正比,其方向则与磁链矢量ψs正交,即磁链圆的切线方向,如图4-2所示。当磁链矢量在空间旋转一周时,电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动2π弧度,其轨迹与磁链圆重合。这样,电动机旋转磁场的轨迹问题就可转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。

图4-2 旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹

4.3 由六拍阶梯波逆变器供电时电动机的旋转磁场

在变压变频调速系统中,异步电动机如由常规的六拍阶梯波逆变器供电,其输出并不是三相对称正弦电压,此时将得到什么样的旋转磁场呢?定子电压合成空间矢量的运动轨迹将是怎样的呢?

图4-3 三相逆变器-异步电动机原理图

图4-3为简化的三相逆变器-异步电动机原理图,图中六个功率开关器件都以开关符号表示。由于电动机对称工作,逆变器必须三相同时供电,其同一桥臂的开关器件处于互补工作状态,绝不允许同一桥臂上、下两器件同时导通,所以在图中以单刀双投开关sk(k=a、b、c)表示同一桥臂的上、下器件。

定义开关函数

(k=a、b、c) (4-10)

从逆变电路的拓扑结构看,将有23=8种开关模式出现,每一种开关模式由三个开关函数s a、s b、s c的取值决定,形成相应的定子合成电压空间矢量u i(i=1,2,……8)。例如,当图4-3中逆变器a相上桥臂器件v1、b相下桥臂器件v6、c相下桥臂器件v2导通时,开关函数s a=1、s b=0、s c=0,对应的开关模式可简写作(1、0、0),此时对应的定子合成电压矢量写作u1或u s(1、0、0)。由于u a为正、u b,u c为负,按矢量相加的原则可用作图法求得合成空间矢量u1,如图4-4a)所示。由于电动机的b、c两相与直流电源负端相连,其相电压矢量分别为-u b与-u c,矢量模都是u d/2。它们矢量和与a轴同向,模也是u d/2。再与矢量u a相加,得到在(1,0,0)开关模式下的合成电压空间矢量u1,其幅值为u d、方向与a轴一致。

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