SVPWM过调制技术在同步电机控制系统中的应用(审稿后修改)
SVPWM控制技术及其应用
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SVPWM控制技术及其应用摘要 :空间矢量脉宽调制(SVPWM)是控制永磁同步电机的一种控制方式。
SVPWM的原理是利用逆变器各桥臂开关控制信号的不同组合,使逆变器的输出电压矢量的运行轨迹尽可能接近圆形。
SVPWM技术应用于交流调速系统中不但改善了脉宽调制((PWM)技术存在电压利用率偏低的缺点,而且具有转矩脉动小、噪声低等优点。
本文对SVPAM的控制技术及其应用进行了较为详细的阐述。
关键词 :永磁同步电机;矢量控制;变频调速SVPWM Control Technique and ApplicationFu Rong-bing(Henan Polytechnic University,School of Electrical Engineering and Automation)Abstract: Space vector pulse width modulation(SVPWM)is a method to control the PMSM motor.The principle of SVPAM is using every inverter bridge switch control signal of different combination,make the operation of the inverter output voltage vector trajectory as close as possible to the circular. SVPWM technology applied in AC speed regulation system can not only improve the shortcoming of low voltage utilization in the pulse -width modulation (PWM) technology , but have little torque ripple,low noise advantages. In this paper, the SVPAM control technology and application are discussed in detail.Key words: permanent magnet synchronous motor;motor Vector control; Frequency control of motor spector1引言SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法,是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波,能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。
基于SVPWM的异步电机变频调速系统的研究
![基于SVPWM的异步电机变频调速系统的研究](https://img.taocdn.com/s3/m/a53d8b2ea88271fe910ef12d2af90242a895ab2f.png)
基于SVPWM的异步电机变频调速系统的研究异步电机变频调速系统是现代电力系统中常用的一种调速方法,其通过改变电机的供电频率达到调节电机转速的目的。
随着电力电子技术的发展,基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的异步电机变频调速系统逐渐成为研究的热点。
本文将从SVPWM工作原理、SVPWM调速系统的基本结构和控制策略等方面对基于SVPWM的异步电机变频调速系统展开详细研究。
首先,介绍SVPWM的工作原理。
SVPWM是一种综合利用直流信号和交流信号来控制逆变器输出的方法,其通过合理的调节直流信号和交流信号的幅值和相位来实现对逆变器输出电压的控制。
SVPWM可以有效地提高电机的工作效率和调速响应速度,同时减小电机的谐波失真。
其次,介绍SVPWM调速系统的基本结构。
SVPWM调速系统主要由电源模块、逆变器模块、电机模块和控制模块组成。
电源模块负责提供电源电压,逆变器模块将直流电压转换为交流电压供给电机,电机模块将交流电压转换为机械能,控制模块对整个系统进行调节和控制。
然后,详细介绍SVPWM调速系统的控制策略。
SVPWM调速系统的控制策略可以分为开环控制和闭环控制两种方式。
对于开环控制,控制算法主要基于电机的数学模型,通过计算电机的工作状态和控制信号来实现对电机转速的调节。
而对于闭环控制,则需要实时采集电机的转速信息,通过反馈控制来实现对电机转速的精确调节。
最后,对基于SVPWM的异步电机变频调速系统的未来发展进行展望。
随着电力电子技术的进一步发展,基于SVPWM的异步电机变频调速系统将进一步提高其控制精度和调速性能,为各个工业领域提供更加可靠和高效的动力系统。
综上所述,基于SVPWM的异步电机变频调速系统是一种非常有潜力的调速方法。
通过深入研究SVPWM的工作原理、调速系统的基本结构和控制策略,可以更好地实现对异步电机的精确调速控制。
同时,基于SVPWM的异步电机变频调速系统也将在未来的发展中得到进一步的完善和应用。
空间电压矢量调制svpwm技术
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空间电压矢量调制svpwm技术
空间电压矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)是一种在电机控制中得到普遍应用的一种技术。
它具有传统占空比调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)电流良好的性能和空间矢量调制(Space Vector Modulation,简称SVM)的矢量控制优势。
SVPWM的动作变的更为温和,不会出现PWM的跳变峰值,也不会出现SVM的明显的数字步进现象。
同时,SVPWM可以实现更高的转矩精度。
SVPWM技术是由角度切换极坐标系和占空比调制矢量矢量组成,用以驱动同步电机的一种方法。
其特点是:采用多相电容网络,根据外部控制计算输出控制矢量,通过最小二乘算法,得到三相电压控制矢量,可以在模拟和数字单元之间进行无损变换。
最后,再将计算出的三控制矢量分解为二级占空比和重迭开关信号,在这个过程中不需要使用任何滤波器或步进正弦发生器,也可以实现电流的控制。
SVPWM算法研究与试验应用
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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。
2. 消费者调研数据:消费者调研数据可以帮助公司了解消费者的喜好和需求,从而制定更好的营销策略和产品开发计划。
svpwm快速实现方法及其在电机驱动中的应用
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svpwm快速实现方法及其在电机驱动中的应用《svpwm快速实现方法及其在电机驱动中的应用》一、介绍在现代电机驱动系统中,空间向量脉宽调制(SVPWM)技术作为一种高效、精确的电机控制方法,广泛应用于交流电机的驱动中。
本文将介绍SVPWM的快速实现方法,并讨论其在电机驱动中的应用。
二、SVPWM的基本原理SVPWM是通过控制电机三相电压的大小和相位来实现对电机的精确控制。
其基本原理是将电机三相电压转换为一个空间向量,然后通过调制这个空间向量来控制电机的转速和转矩。
在SVPWM中,通过合理的空间向量拟合和PWM信号生成,可以实现对电机的无感应、高精度控制。
三、SVPWM实现方法1. 基于复向量旋转的SVPWM实现首先介绍了基于复向量旋转的SVPWM实现方法,该方法通过复数运算来实现空间向量的计算和PWM信号的生成。
复向量旋转方法适用于对SVPWM原理有深入理解并且对数学运算熟练的工程师,能够实现高精度的SVPWM控制。
2. 快速算法实现接着介绍了基于快速算法的SVPWM实现方法,该方法通过查表和逻辑运算来快速计算出SVPWM所需的PWM信号。
快速算法实现方法简化了SVPWM的计算过程,降低了计算复杂度,提高了实时性,适合于对SVPWM控制要求高,且对算法实现有一定挑战的工程师。
四、SVPWM在电机驱动中的应用1. 实现高效节能的电机控制通过SVPWM技术,可以精确控制电机的转速和转矩,实现高效节能的电机控制。
SVPWM在各种类型的电机中都有广泛的应用,包括感应电机、同步电机和永磁同步电机等。
2. 提高电机系统的动态响应性能SVPWM技术能够快速、精确地控制电机的输出,从而提高电机系统的动态响应性能。
在需要高动态性能的应用中,如电动汽车、电梯和风力发电机等,SVPWM技术的应用可以显著提高系统的性能指标。
3. 降低电机系统的噪音和振动由于SVPWM技术可以精确控制电机的输出,可以降低电机系统的噪音和振动。
SVPWM逆变器过调制策略对交流电机动态性能影响的研究的开题报告
![SVPWM逆变器过调制策略对交流电机动态性能影响的研究的开题报告](https://img.taocdn.com/s3/m/b675a43a854769eae009581b6bd97f192279bf8c.png)
SVPWM逆变器过调制策略对交流电机动态性能影响的研究的开题报告1.研究背景随着电力电子技术的发展,逆变器已成为交流电机调速控制的重要部分。
传统的脉宽调制(PWM)策略在逆变器控制中得到广泛应用,但它具有调制波形有限、谐波含量高等缺点。
为了解决这些问题,SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)过调制策略被引入逆变器控制中,其优点是调制波形质量高,谐波含量少,控制精度高等。
然而,SVPWM过调制策略的复杂性和计算量大,对控制器的要求较高,需要对其动态性能进行深入研究。
2.研究目的本次研究旨在探究SVPWM过调制策略对交流电机动态性能的影响,分析过调制对驱动系统的稳定性和控制精度的影响,为逆变器控制策略的研究提供理论基础。
3.研究内容和方法研究内容:(1)通过建立逆变器与交流电动机的数学模型,研究SVPWM过调制策略在控制过程中的具体实现并探究其调制波形特性。
(2)研究过调制策略对交流电机运行性能的影响。
根据实验结果,分别分析过调制后的电机转速、转矩、电流等运行状态,并与传统PWM策略进行对比,分析SVPWM过调制策略相对优势与劣势。
(3)采用MATLAB/Simulink软件对SVPWM逆变器进行建模,进行仿真分析,通过对比传统PWM和SVPWM过调制策略的控制效果,进一步验证理论模型和测试数据。
研究方法:(1)文献调研法:调研和分析已有关于SVPWM和PWM逆变器控制策略的研究成果,为本次研究提供理论基础。
(2)实验法:通过实验测试电机的转速、转矩、电流等运行状态,分析SVPWM 过调制策略在控制过程中的作用。
(3)仿真法:采用MATLAB/Simulink软件进行SVPWM逆变器的建模和仿真,验证理论模型和测试数据的正确性。
4.研究意义和预期结果本次研究可以为SVPWM逆变器的应用提供技术支持,比较传统PWM与SVPWM 过调制的控制精度和稳定性,为逆变器控制策略的研究提供新思路。
SVPWM的原理讲解以及应用过程中的推导与计算
![SVPWM的原理讲解以及应用过程中的推导与计算](https://img.taocdn.com/s3/m/23a670bff605cc1755270722192e453610665be6.png)
SVPWM的原理讲解以及应用过程中的推导与计算SVPWM(空间矢量调制技术),是一种电机调速技术,通过在三相电流中引入一个辅助电流,将三相电流分解为一个基础正弦波电流和一个辅助电流,然后根据基础正弦波电流和辅助电流的大小和相位关系,控制电机输出的磁场方向和大小。
SVPWM可以提高电机的效率和控制精度,并减小电机的振动和噪音。
1.电机模型分析:首先,对电机进行建模和分析。
通过将电机抽象为一个旋转矢量图,分析电机的磁场分布和电流控制。
2.空间矢量图:根据电机模型分析,可以得到电机的矢量图。
矢量图用于描述电机的磁场方向和大小,有助于理解电机的运行原理。
3.矢量控制:根据矢量图,可以控制电机的磁场方向和大小。
通过控制电流矢量的大小和相位关系,可以控制电机的输出磁场。
4.空间矢量调制:SVPWM通过将电流矢量分解为一个基础正弦波电流和一个辅助电流,再根据它们的大小和相位关系,控制电机的输出磁场。
辅助电流可以用来改变电机的输出磁场方向,基础正弦波电流用来控制电机的输出磁场大小。
5.SVPWM计算:为了实现SVPWM,需要对电流进行计算和控制。
首先,根据需要的输出磁场向量,计算出对应的辅助电流和基础正弦波电流。
然后,根据电机的控制策略,计算出实际的电流指令。
在计算辅助电流和基础正弦波电流时,可以采用矢量旋转和空间矢量分解的方法。
通过将输出磁场向量进行数学运算和变换,可以得到电流矢量的大小和相位。
具体的计算过程可以按照以下步骤进行:1.确定需要的输出磁场向量的大小和相位。
2.将输出磁场向量进行矢量旋转和变换,得到一个新的矢量。
矢量旋转和变换的具体方法可以根据电机的控制策略和转子位置来确定。
3.将新的矢量分解为一个基础正弦波电流和一个辅助电流。
辅助电流用于改变输出磁场的方向,基础正弦波电流用于控制输出磁场的大小。
4.根据基础正弦波电流和辅助电流的大小和相位关系,计算出实际的电流指令。
根据电机的控制策略,可以使用速度环、电流环等控制器来计算输出的电流指令。
svpwm的调制原理及其应用
![svpwm的调制原理及其应用](https://img.taocdn.com/s3/m/da8b43fdc67da26925c52cc58bd63186bceb92df.png)
SVPWM的调制原理及其应用1. 什么是SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)调制法?SVPWM是一种常用于交流电力电子变换器中的调制技术。
它通过控制电压的矢量和宽度,以实现对电机的精确控制。
SVPWM调制法具有高效、精确以及低谐波的优点,被广泛应用于电机驱动和变频器控制系统中。
2. SVPWM的原理SVPWM的原理基于空间矢量图。
在三相交流电系统中,通过控制三个相电压,可以产生一个旋转的磁场。
SVPWM将矢量分解为两个相邻矢量和一个零矢量来表示,通过适当的矢量合成和特定的PWM技术,可以实现电机的精确控制。
SVPWM的基本原理如下:1.将输入的三相电压转换为旋转矢量。
2.计算出所需的电机磁通矢量。
3.将磁通矢量分解为相邻矢量和零矢量。
4.通过调整相邻矢量的宽度,控制电流大小。
5.通过控制PWM波形的频率和占空比,控制电机输出的转速。
3. SVPWM的应用SVPWM调制技术在电机驱动和变频器控制系统中得到了广泛应用。
以下是SVPWM调制法的几个常见应用:3.1 电机驱动SVPWM技术可以精确控制三相电机的转速和转矩。
通过调整矢量合成和PWM 波形,可以实现电机的平稳运行,并且降低失去步的风险。
此外,SVPWM调制法还能够减小电机运行时的噪音和振动。
3.2 变频器控制系统SVPWM调制技术被广泛应用于变频器控制系统中。
变频器可以将输入电源的频率和电压转换为所需的输出,以满足不同的负载需求。
SVPWM调制法能够提供高效、可靠的控制方式,使得变频器能够有效地控制负载。
3.3 电网接口SVPWM技术还可以应用于电网接口中。
电网接口是将分布式能源(如太阳能、风能)与电网进行连接的装置。
SVPWM调制技术可以控制电能的输入和输出,实现电网与分布式能源的平衡,并确保电网的稳定运行。
3.4 可再生能源系统在可再生能源系统中,如风力发电、太阳能发电等,SVPWM调制技术可以有效管理电能的转换和输送。
SVPWM过调制技术在同步电机控制系统中的应用(审稿后修改)
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基金项目:陕西省科技统筹创新工程计划(2013KTCQ01-20)作者简介:卫丽超 女,1991年生,硕士研究生,研究方向为电机与电机控制; 刘景林 男,1964年生,教授,博士生导师,研究方向为电机及其控制 SVPWM 过调制技术在同步电机控制系统中的应用卫丽超,刘景林,鲁家栋,杨奔(西北工业大学自动化学院,西安,710129)摘要:空间电压脉宽调制(SVPWM )技术在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中已经得到了广泛的应用,但当逆变器输出电压达到最大值时,电机转速便受到限制,此时逆变器输出电压没有达到母线电压的最大值,所以电压利用率较低。
SVPWM 过调制技术可以在母线电压不变的情况下增大逆变器输出电压,提高母线电压的利用率,进而提高电机的最高转速和负载转矩。
本文介绍了一种SVPWM 过调制方法,该方法模型简单,易于编程,并通过仿真和实验验证了其正确性,在工程应用中具有较好的应用价值。
关键词:永磁同步电机; 空间电压脉宽调制; 过调制 中图分类号:TM341;TM351 文献标志码:AApplication of SVPWM Overmodulation Technique in the PMSM Control SystemWei lichao ,Liu jinglin ,Lu jiadong ,Yang ben(School of Automation Northwestern Polytechnical University Xi’an 710129 China)Abstra ct :SVPWM technology has been widely used in permanent magnet synchronous motor (PMSM) vector control system. But the motor speed is limited when the inverter output voltage get maximum. And the bus voltage utilization ratio is low because the inverter output voltage has not reached the maximum of bus voltage. SVPWM Over modulation technology can increase the inverter output voltage when the bus voltage remains the same. It will be improve the utilization rate of bus voltage. And also improve the speed and load torque of the PMSM. This paper introduces a kind of SVPWM overmodulation method. It is simple modeling and easy to programming. And the method is verified by simulation and experiment. It has good value in engineering application. Key words :PMSM; SVPWM; Overmodulation0引言永磁同步电机由于其结构简单、运行可靠,具有高功率因数和高效率的特点,广泛应用于航空航天、数控机床、工业机器人和制造业等高性能自动化设备领域中[1]。
SVPWM过调制算法磁链分析及在永磁同步电机驱动中的应用
![SVPWM过调制算法磁链分析及在永磁同步电机驱动中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/6046527226d3240c844769eae009581b6bd9bd1a.png)
SVPWM过调制算法磁链分析及在永磁同步电机驱动中的应用杨澜倩;唐校;万频;王永华;杨向宇【摘要】Space vector pulse width modulation ( SVPWM ) method is widely used in AC motor drive. Overmodulation strategy can improve the utilization of inverter DC voltage in greater extent. Voltage vector is closely related with the flux vector which plays a decisive role in motor operating. The characters of flux linkage were analyzed by using a simple algorithm overmodulation. The simulation of the motor operating characteristics was carried out by using the overmodulation algorithm in PMSM drive. The simulation results indicate that the overmodulation algorithm used in PMSM drive can speed up the response of the motor and expand the range of the motor speed.%空间矢量脉宽调制( SVPWM)技术在交流电机驱动控制中广泛应用,采用过调制策略可在更大程度上提高逆变器直流电压利用率。
电压矢量与磁链矢量关系密切,磁链矢量对电机的运行特性起决定作用。
对一种采用简单算法的SVPWM过调制策略的各阶段磁链特性进行了分析,将该过调制策略应用在永磁同步电机驱动中,对电机的运行特性进行了仿真研究。
永磁同步电机的空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理及仿真研究
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永磁同步电机的空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理及仿真研究
作者: 作者单位: 刊名: 陈娜, 李杨声, 李福瑞, 王程勇 湖北三江航天红峰控制有限公司,湖北 孝感,432001 科技创新与应用
英文刊名: 年,卷(期):
科技创新与应用
永磁同步电机的空间矢量脉宽调制 (SVPWM) 原理及仿真研究
陈 娜 李杨声 李福瑞 王程勇 湖北 孝感 432001) (湖北三江航天红峰控制有限公司,
克服了直流伺服电动机机械式换向器和电刷 摘 要: 永磁同步电机在伺服控制系统应用中得了迅速的发展, 其优越的调速性能, 带来的一系列限制。文章主要介绍了空间矢量脉宽调制原理及算法流 程;在 Matlab7.6.0\simulink 建模仿真 平台 上搭建了基于 且对模型进行了系统仿真。 SVPWM 算法的永磁同步电机控制系统的仿真模型, 算法; 仿真 关键词: 永磁同步电机; 1 引言 正弦脉宽调制 (SPWM) 随着电力电子的发展, 在交流调速系统中得 到了广泛应用,经典的 SPWM 控制主要是将电压变频器的输出电压尽 同时, 还产生高次谐波分 量接近正弦波, 但并未估计输出电流的波形, 量引起电动机发热、转矩脉动,甚至使系统振荡。而电压矢量控制 (SVPWM) 是从输出电压的角度出发, 目的在于可以生成一个可以调频 调压的三相对称正弦供电电源,SVPWM 是一种优化的 PWM 控制技 降低 术, 能明显减小逆变电路输出电流的谐波成分及电机的谐波损耗, 电压利用率高, 在交流伺服系 转矩脉动, 且其控制简单, 数字实现方便, 统中得了广泛应用。 本文将详细介绍基于 SVPWM 的原理以及永磁同步电机控制算 用 Matlab7.6.0\simulink 软件进行建模、 仿真。 法, (SVPWM) 2 空间矢量脉宽调制 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 磁链矢量的运动轨迹形成圆形的 链空间矢量幅值恒定, 并以恒速旋转, 所以只要按照跟踪 空间旋转磁场 (磁链圆) , 从而产生恒定的电磁转矩, 圆形旋转磁场来控制逆变电路向交流电动机提供可变频电源,并能保 “磁链圆” “磁链跟踪控制” 证电动机形成定子 , 这种控制方法称作 , 磁链 所有又称 “电压空间矢 的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的, 即 SVPWM” 量 PWM 控制, 。 三相逆变电路输出状态共有 8 种开关模式,其中 000 和 111 开关 模式时逆变电路电压输出为零, 这两种开关模式成为零状态。所以有效 开关模式为 6 种,由 6 种开关模式和线电压的关系可以得出基本电压 见图 1, 空间矢量, 相邻空间矢量的矢量间隔为 60毅, 而两个零矢量幅值 为零, 位于中心。 当六个非零空间矢量单独输出后,定子磁链矢量的矢端的运动轨 如果能把正六 迹就是一个正六边形, 而我们需要的是圆形的运动轨迹, 就越接近圆形, 按照这个思路, 边形变成正多边形, 正多边形的边越多, 我们必须使得三相逆变器有更多的开关状态,一种方法是利用六种基 本空间电压矢量的线性时间组合来得到更多的开关状态。根据参考输 出电压矢量的区间位置,选择与之相邻的基本电压空间矢量来合成参 图 2 为电压空间矢量的线性组合。t1 和 t2 分别是 UX 考输出电压矢量, 在每一个 T 期间, 和 UX+60 作用时间, T 是 Uref 作用时间, 都改变相邻基 故当 T 本矢量作用时间, 并保证所合成的电压空间矢量的幅值都相等, 磁链轨迹就是 足够小时, 电压空间矢量的轨迹就近似圆形的正多边形, 即形成 “圆形磁场” 一个正多边形, 。
SVPWM过调制算法的理论分析与实验应用
![SVPWM过调制算法的理论分析与实验应用](https://img.taocdn.com/s3/m/d06fc27d26d3240c844769eae009581b6bd9bd62.png)
SVPWM过调制算法的理论分析与实验应用吕敬;张建文;王晗;蔡旭【摘要】过调制算法能够有效提高逆变器的输出基波电压,对缩短电动机的动态响应时间、扩大稳态运行区域是十分有意义的.研究了一种基于SVPWM的过调制算法,并对过调制区的谐波成分进行了分析.最后在Matlab/Simulink仿真软件和350 kW鼠笼式异步发电机全功率变换器实验平台上进行了验证.结果表明,该过调制策略可实现在整个调制范围内PWM逆变器输出基波电压的线性控制,最终达到逆变器的六阶梯波运行状态.%Overmodulation strategy can effectively raise the inverter output fundamental voltage. So it is very meaningful for reduing motor dynamic response time and extending the operation area of steady-state. An overmodulation algorithm based on SVPWM was studied < and harmonic components of the output voltage in overmodulation zones was analyzed. Finally, Matlab/Simulink software and 350 kW squirrel cage induction generator(SCIG) full-power converter experimental platform were using to validate the method. The results show that the overmodulation strategy can achieve the linear control of PWM inverters output fundamental voltage during the entire modulation range and finally reach six-step operation.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2011(041)008【总页数】5页(P7-11)【关键词】空间矢量PWM;过调制;电压源逆变器;电压利用率;线性控制【作者】吕敬;张建文;王晗;蔡旭【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院风力发电研究中心电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院风力发电研究中心电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院风力发电研究中心电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院风力发电研究中心电力传输与功率变换控制教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM4641 引言三相电压源型PWM逆变器以其能够提供电压和频率可调的功率输出,在DC/AC功率变换中得到了广泛的应用。
基于SVPWM算法的永磁同步电机闭环控制ppt
![基于SVPWM算法的永磁同步电机闭环控制ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/97b8c019b207e87101f69e3143323968011cf4a7.png)
当d轴定向在转子上时,即为转子磁 场定向控制。此时,直轴电流id=0, 由电磁转矩方程式(1.9)可以看出, 磁阻转矩为零,只调节交轴电流iq 便可以线性的控制电磁转矩。
我们可以把永磁同步电机的永磁体视作直流电动机的励 磁组,然后把d轴定位在永磁体的磁动势的轴线方向上,q轴 定位在超前d轴90°电角度的方向上,则q轴的方向就相当于 直流电动机的电枢磁动势方向,因此,永磁同步电动机就可 等效为一台旋转的直流电动机。
谢谢!
其中,Clark变换、Park变换已在前面介绍,用到的角度由编码器反馈 经过计算后得到。经过变换后,三相定子电流解耦变成两个直流分量iq和 id,在实际中矢量控制的目的是使id趋近于零、iq跟踪速度调节器的输出。 控制分别由三个PI调节器完成。
系统中,PI调节器采用的为增量式算法,具体公式如下:
(3.1)
永磁同步电机伺服控制系统
目录
一、永磁同步电机矢量控制系统
1.1 永磁同步电机的结构和数学模型 1.2 永磁同步电机矢量控制基本原理
二、永磁同步电机的 SVPWM 控制
2.1 空间矢量调制理论 2.2 SVPWM算法程序实现
三、永磁同步电机双闭环控制系统
3.1 矢量控制系统结构
一、永磁同步电机矢量控制系统
图 2.1交流调速系统主电路图
2.2 SVPWM算法程序实现
基于空间电压矢量的调制原理,可以得到空间电压矢量调制 的实现步骤:
①判断参考电压矢量Uout所在的扇区 确定Uout位于哪个扇区后,就可确定Uout是其由哪两个相邻基本电压空 间矢量合成。(利用扇区号 N=4*C+2*B+A,只需经过简单的加减及逻 辑运算即可确定所在的扇区,对于提高系统响应和进行仿真都很有意义 )
svpwm过调制原理
![svpwm过调制原理](https://img.taocdn.com/s3/m/df5228415bcfa1c7aa00b52acfc789eb172d9e0a.png)
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。
三、SVPWM过调制的应用SVPWM过调制技术在电力电子领域有着广泛的应用。
主要体现在以下几个方面:1. 电机驱动:SVPWM过调制可以提高电机的输出功率,适用于需要提高电机性能的应用场合,如高速电机驱动、重载电机驱动等。
2. 变频器控制:SVPWM过调制可以提高变频器的输出功率,适用于变频器在高负载条件下的控制。
说明svpwm调制技术的基本原理和推导流程
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SVPWM调制技术的基本原理和推导流程一、引言SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)是一种常用于交流电机驱动系统中的调制技术。
它通过控制电压矢量的合成方式,实现对电机电压的精确控制,从而实现对电机输出转矩和速度的控制。
本文将介绍SVPWM的基本原理和推导流程,并深入探讨其在电机驱动系统中的应用。
二、SVPWM的基本原理SVPWM是一种综合了空间矢量理论和PWM调制原理的调制技术。
其基本原理是将三相电流控制转换为三相电压控制,通过改变电压矢量的合成方式来控制电机的输出。
具体原理如下:1.将三相电流转换为空间矢量:将三相电流变换成一个空间矢量,表示为一个旋转矢量。
该空间矢量由两个独立的矢量分量组成,一个是等幅值的正序矢量,表示直流分量,另一个是相位延迟120°的负序矢量,表示交流分量。
2.合成电压矢量:通过改变正序和负序矢量的合成方式,得到与期望输出转矩和速度匹配的合成电压矢量。
合成电压矢量的方向和幅值决定了所控制的三相电机的输出状态。
3.PWM调制:根据合成电压矢量,使用PWM技术对电机供电进行调制。
将合成电压矢量转换为适合驱动三相电机的高频脉冲信号,控制电机的输出转矩和速度。
三、SVPWM的推导流程下面将以三相三线制逆变器为例,推导SVPWM的具体流程:1. 定义输入信号假设三相三线制逆变器的输入信号为:正向序列的期望电流 (I_{ref}) 和方向(θ_{ref}),负向序列的相位(θ_{ref}-120°) 和(θ_{ref}-240°)。
2. 转换为空间矢量根据输入信号,将正向序列的电流 (I_{ref}) 和相位(θ_{ref}) 转换为空间矢量表示。
正向序列的空间矢量为:[V_{ref_α} = I_{ref} cos(θ_{ref})] [V_{ref_β} = I_{ref} sin(θ_{ref})]负向序列的空间矢量为:[V_{ref_{-β}} = I_{ref} sin(θ_{ref}-120°)] [V_{ref_{-α}} = I_{ref} cos(θ_{ref}-120°)]3. 合成电压矢量将正向序列的空间矢量(V_{ref_α}) 和(V_{ref_β}) 与负向序列的空间矢量(V_{ref_{-β}}) 和 (V_{ref_{-α}}) 进行合成,得到合成电压矢量(V_{ref_1})、(V_{ref_2}) 和 (V_{ref_0}):[V_{ref_1} = V_{ref_α} + V_{ref_{-β}}] [V_{ref_2} = V_{ref_β} +V_{ref_{-α}}] [V_{ref_0} = - V_{ref_1} - V_{ref_2}]4. 对合成电压矢量进行坐标变换将合成电压矢量的α、β 坐标系转换为直角坐标系,得到合成电压矢量的(V_{ref_x}) 和 (V_{ref_y}):[V_{ref_x} = V_{ref_2}] [V_{ref_y} = V_{ref_1} - V_{ref_0}]5. 计算电压矢量的幅值和角度根据合成电压矢量的 (V_{ref_x}) 和 (V_{ref_y}),计算合成电压矢量的幅值(V_{ref}) 和相位角(θ_{ref}):[V_{ref} = ] [θ_{ref} = ()]6. 计算每个扇区的占空比根据合成电压矢量的相位角(θ_{ref}),判断它在哪个扇区内,并计算该扇区的占空比:•扇区1:(0° θ_{ref} < 60°)占空比:–T1:(d = )–T2:(0)–T0:(1 - d)•扇区2:(60° θ_{ref} < 120°)占空比:–T1:(-d = -)–T2:(d + 1)–T0:(0)•扇区3:(120° θ_{ref} < 180°)占空比:–T1:(d = )–T2:(1)–T0:(d + 1)•扇区4:(180° θ_{ref} < 240°)占空比:–T1:$-d = -$–T2:(0)–T0:(1)•扇区5:(240° θ_{ref} < 300°)占空比:–T1:(d = )–T2:(0)–T0:(1 - d)•扇区6:(300° θ_{ref} < 360°)占空比:–T1:(-d = -)–T2:(d + 1)–T0:(0)7. 实现PWM调制根据每个扇区的占空比,使用PWM技术对电机供电进行调制,生成适合电机驱动的高频脉冲信号。
具有中点电位平衡的船用变频器三电平SVPWM过调制技术
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具有中点电位平衡的船用变频器三电平SVPWM过调制技术船用变频器是将电源直流电转化为交流电,用于控制船舶电机的速度和方向。
在控制电机时,为了保证电机运行的稳定性和效率,需要使用一种高效的过调制技术。
其中,三电平SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)是一种具有中点电位平衡的高效过调制技术,能够有效地控制电机的速度和方向,提高电机的运行效率。
三电平SVPWM通过调整电极上的电压,使得电机在不同的工作状态下产生不同的电压波形,从而实现对电机的控制。
其中,三电平SVPWM的中点电位平衡是指通过调整电压波形中的中点电位,使得电机在工作时不会出现电位偏移,从而保证电机运行的稳定性和效率。
具体来说,三电平SVPWM通过将三个相位的电压交错输出,来形成一个完整的电压波形。
其中,电压波形由两个相邻的电极和一个中点电位组成。
通过调整中点电位,可以实现对电机的控制,从而实现对电机的速度和方向的控制。
三电平SVPWM不仅具有中点电位平衡的优势,还具有高效、稳定、精度高的优点。
在实际的船舶应用中,三电平SVPWM 能够有效地提高电机的运行效率,延长电机的使用寿命,为船舶的安全运行提供了有力保障。
总之,作为一种高效的过调制技术,三电平SVPWM通过调整电压波形中的中点电位,实现了对电机的精准控制,具有高效、稳定、精度高等优点。
在船用变频器中的应用,能够提高电机的运行效率,延长电机的寿命,保障船舶的安全运行。
为了更清晰地了解三电平SVPWM对船用变频器的影响,下面列出相关的数据进行分析。
首先,我们可以考虑电机效率的提高。
通过使用三电平SVPWM,电机的效率可以得到提高。
根据相关统计数据,使用三电平SVPWM的船用变频器,其电机效率可以提高约10%。
这是因为三电平SVPWM具有中点电位平衡,可以避免电位偏移和电机的不稳定运行,从而提高电机的工作效率。
其次,我们可以考虑电机的寿命。
使用三电平SVPWM的船用变频器,其电机的寿命可以得到延长。
变频调速svpwm技术的原理_算法与应用
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变频调速-SVPWM技术的原理、算法与应用引言变频调速(Variable Frequency Drive, VFD)是一种将电机转速与输出频率相匹配的控制技术,广泛应用于工业生产中。
在变频调速技术中,Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) 是一种常用的调制算法,它能够通过调节电压和频率来实现电机的精确控制。
本文将介绍SVPWM技术的原理、算法及应用。
原理SVPWM技术基于矢量控制原理,通过调整电压的大小和相位来控制电机转速。
其基本原理如下:1.矢量空间分解:将三相电压转换为一个大小和方向均可调节的矢量。
这个矢量可以由相量分解法等转换得到。
2.矢量生成:根据所需的电机状态,通过矢量合成算法生成一个控制电压矢量。
生成的矢量包含了相应的大小和相位信息。
3.矢量调制:将生成的矢量转换为三相电压信号,用于驱动电机。
矢量调制通常采用PWM技术,将矢量电压信号转换为脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation, PWM)信号。
4.PWM波形生成:通过对调制后的电压信号进行PWM调制,获得电机驱动所需的波形信号。
常见的PWM调制方法有SVPWM、SPWM等。
算法SVPWM算法是一种将参考矢量与实际电机状态进行比较的控制算法。
它通过将矢量和电机状态比较,并调整控制电压以使其接近所需的矢量,从而控制电机速度。
SVPWM算法的具体步骤如下:1.矢量分解:将输入的三相电压信号转换为矢量表示。
常用的方法有相量分解法、Park变换等。
2.矢量合成:根据所需的电机状态,将矢量合成为一个控制电压矢量。
合成的矢量包含了相应的大小和相位信息。
3.矢量选择:选择最接近合成矢量的有效矢量。
这个有效矢量将作为PWM调制的参考。
4.PWM调制:根据选择的有效矢量进行PWM调制,生成对应的PWM信号用于驱动电机。
SVPWM算法能够实现电机速度的精确控制,并具有响应速度快、效率高等优点,因此被广泛应用于各种工业应用中。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/4a7fec65bdd126fff705cc1755270722182e5966.png)
• 动态响应快
SVPWM具有快速的动态响应特性,能够快速跟踪电网电压的变化, 提高了新能源发电系统的稳定性。
05
SVPWM技术的未来发展与展 望
SVPWM技术的进一步优化方向
降低算法复杂度
简化SVPWM算法的计算过程,提高其在实际应用中的实时性。
SVPWM是一种用于电力转换的调制技术,通过将给 定的直流电压转换为具有所需频率和电压幅值的交流
电压,以驱动电机或其他电力电子设备。
SVPWM利用空间矢量的概念,将三相电压源逆变器 (VSI)的输出电压表示为两个分量:磁通分量(d轴分
量)和转矩分量(q轴分量)。
SVPWM通过控制这两个分量来控制电机的输入电压 和频率,从而实现电机的精确控制。
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。
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
• SVPWM技术的数学模型 • SVPWM技术的实现方法 • SVPWM技术的应用场景与实例分
析 • SVPWM技术的未来发展与展望
01
空间矢量脉宽调制(SVPWM)技 术原理
SVPWM的基本概念
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。
SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解第四修改版
![SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解第四修改版](https://img.taocdn.com/s3/m/314b7d28a55177232f60ddccda38376baf1fe0f0.png)
SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解第四修改版SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)是一种现代化的PWM调制技术,其原理是将三相交流电压转换成一个大小和方向可调的矢量,在控制器中通过调节矢量的大小和方向来控制输出电压的大小和频率。
SVPWM的原理基于矢量空间理论,其中每个矢量代表了一种输出电压组合。
SVPWM法则推导的第一步是通过将三相电压转换成两个正交的矢量,其中一个矢量分量与输出电流的矢量分量相同,即使得输出电流分量为零。
由于正交矢量的数学性质,这种组合能够实现最大的有效值和最小的失真。
第二步是在矢量空间中生成合适的矢量序列,通过调节矢量序列的占空比和相位来控制输出电压的大小和频率。
SVPWM的控制算法主要包括三个步骤:矢量选择、矢量合成和PWM波形生成。
矢量选择即根据所需的输出电压大小和频率,选择合适的矢量组合。
矢量合成即根据矢量选择的结果,计算出每个矢量对应的占空比和相位。
PWM波形生成即根据占空比和相位,生成相应的PWM波形进行输出。
在SVPWM中,矢量选择的原则是根据输出电压的大小和频率要求,在矢量空间中选择与目标电压最接近的矢量组合。
矢量合成的法则推导过程是根据矢量组合的占空比和相位关系,通过求解矢量的相位和相位间隙,以及矢量的有效值,得到矢量合成的相关参数。
PWM波形生成的原理是根据矢量合成的结果,生成相应的占空比和相位,并通过调节PWM的控制频率来实现输出电压的大小和频率控制。
总结起来,SVPWM是一种基于矢量空间理论的现代PWM调制技术。
通过选择合适的矢量组合,并将其转换成占空比和相位,可以实现对输出电压大小和频率的精确控制。
SVPWM的控制算法包括矢量选择、矢量合成和PWM波形生成三个步骤,通过这些步骤的操作,可以实现对输出电压的高效控制。
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基金项目:陕西省科技统筹创新工程计划(2013KTCQ01-20)作者简介:卫丽超 女,1991年生,硕士研究生,研究方向为电机与电机控制; 刘景林 男,1964年生,教授,博士生导师,研究方向为电机及其控制 SVPWM 过调制技术在同步电机控制系统中的应用卫丽超,刘景林,鲁家栋,杨奔(西北工业大学自动化学院,西安,710129)摘要:空间电压脉宽调制(SVPWM )技术在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中已经得到了广泛的应用,但当逆变器输出电压达到最大值时,电机转速便受到限制,此时逆变器输出电压没有达到母线电压的最大值,所以电压利用率较低。
SVPWM 过调制技术可以在母线电压不变的情况下增大逆变器输出电压,提高母线电压的利用率,进而提高电机的最高转速和负载转矩。
本文介绍了一种SVPWM 过调制方法,该方法模型简单,易于编程,并通过仿真和实验验证了其正确性,在工程应用中具有较好的应用价值。
关键词:永磁同步电机; 空间电压脉宽调制; 过调制 中图分类号:TM341;TM351 文献标志码:AApplication of SVPWM Overmodulation Technique in the PMSM Control SystemWei lichao ,Liu jinglin ,Lu jiadong ,Yang ben(School of Automation Northwestern Polytechnical University Xi’an 710129 China)Abstra ct :SVPWM technology has been widely used in permanent magnet synchronous motor (PMSM) vector control system. But the motor speed is limited when the inverter output voltage get maximum. And the bus voltage utilization ratio is low because the inverter output voltage has not reached the maximum of bus voltage. SVPWM Over modulation technology can increase the inverter output voltage when the bus voltage remains the same. It will be improve the utilization rate of bus voltage. And also improve the speed and load torque of the PMSM. This paper introduces a kind of SVPWM overmodulation method. It is simple modeling and easy to programming. And the method is verified by simulation and experiment. It has good value in engineering application. Key words :PMSM; SVPWM; Overmodulation0引言永磁同步电机由于其结构简单、运行可靠,具有高功率因数和高效率的特点,广泛应用于航空航天、数控机床、工业机器人和制造业等高性能自动化设备领域中[1]。
空间电压矢量脉宽调制(SVPWM )控制技术使得同步电机转矩脉动小、调速范围宽、动态响应快。
但是逆变器输出电压随着电机转速的升高达到最大时,电机相电流不能再增大,此时合成电压矢量幅值U ∗=U dc /√3,U dc 为逆变器直流侧母线电压[1~3]。
SVPWM 过调制技术可以提高母线电压的利用率,提高逆变器的输出电压,从而提高电机的最高转速和负载转矩,在机床加工行业中,可以显著地提升加工速度,具有广泛的应用前景和显著的经济效益。
本文给出了一种SVPWM 过调制策略,在Matlab/Simulink 中搭建模型,仿真及实验结果验证了本文的正确性。
1 SVPWM 原理及过调制算法的实现SVPWM 调制分为线性调制区域和过调制区域。
SVPWM 根据伏秒平衡原则,通过在一个PWM 周期内对8个基本电压矢量组合,使逆变器输出电压的平均值与给定电压矢量相等[4~7]。
电压调制的控制指令是矢量控制系统给出的参考矢量信号U ∗,它以某一角频率在空间逆时针旋转,当旋转到矢量图的某个60°扇区中时,控制系统计算该区间所需的基本电压空间矢量,并以此矢量所对应的状态驱动功率管的开关。
在SVPWM 线性调制模式下,逆变器能够输出的最大不失真圆形旋转电压矢量为图1所示六边形内切圆,其幅值即逆变器输出的不失真最大正弦相电压幅值为U ∗=U dc /√3。
U图1 SVPWM 电压矢量图当参考电压矢量U ∗<U dc /√3时,如图2所示,假设参考电压矢量U ∗位于第Ⅰ扇区,可以选择相邻的矢量U 4、矢量U 6和零矢量来合成,如式(1)。
60U θ图2 电压空间矢量合成原理图{U α=|U ∗|cosθ=T 4T |U 4|+T 6T |U 6|cosπ3U β=|U ∗|sinθ=T 6T |U 6|sinπ3(1)所以:{T 4=√3T U dc (√32U α−12U β)T 6=√3TU dc U β (2)SVPWM 线性调制首先需要判断合成电压矢量U ∗处于六边形内哪一个扇区,然后根据式(2)计算U ∗相邻两个矢量的作用时间。
当零电压矢量作用时间为零时,一个PWM 周期T 内非零电压矢量的作用时间最长,此时的合成空间电压矢量幅值最大。
由图1可知其幅值最大不会超过图中所示的六边形边界。
当合成矢量落在该边界之外时,将发生过调制。
SVPWM 过调制策略主要有两种:电压相位跟随方法和电压幅值跟随方法[4,5]。
相位跟随方式是使输出电压相位与参考电压一致,这种方案谐波比较小,但由于其幅值存在一定偏差,不能实现母线电压的最大化利用。
幅值跟随方式则是使电压矢量的相位与参考值有偏差,保持幅值上的最大化输出,其谐波会有所增加。
根据参考电压矢量U ∗的幅值将SVPWM 过调制分为两个区域,当U dc /√3<U ∗<2U dc /3时,工作在过调制Ⅰ区,采用电压相位跟随方法。
当2U dc /3<U ∗<2U dc /√3时,工作在过调制Ⅱ区,采用电压幅值跟随方法。
1.1 SVPWM 过调制Ⅰ区算法SVPWM 过调制Ⅰ区算法为相位跟随算法,如图3所示,当合成参考电压矢量U dc /√3<U ∗<2U dc /3时,超出六边形的部分实际不能输出,此时要使实际输出电压基波和参考电压相等,需要对参考电压矢量幅值进行调整[1],将修正后的电压矢量限制在正六边形边界范围之内。
604图3 过调制Ⅰ区矢量调制原理图过调制Ⅰ区采用相位跟随算法,即不改变参考电压矢量的相位,仅改变其幅值,调整后使其位于矢量六边形内,如图3所示。
{θ1=θU1∗=U dc√3sin(θ−(n−2)π3)((n−1)π3≤θ≤(n−1)π3+π6) U1∗=U dc√3sin((n+1)π3−θ)((n−1)π3+π6≤θ≤(n−1)π3+π3)(3){T4=T4T4+T6T6=T6T4+T6(4)式(3)中n为扇区号(n=1,2,3,4,5,6),计算出新的角度θ1和新的参考电压矢量U1∗,此时,U1∗与U∗幅值比较接近,并且角度相同,用θ1和U1∗代替和θ和U∗。
再根据式(1)、(2)计算矢量作用时间,当两个矢量作用时间T4+T6>T时,用式(4)调整,完成SVPWM过调制。
图4 (a)为过调制Ⅰ区程序流程图。
(a)过调制Ⅰ区(b)过调制Ⅱ区图4 SVPWM过调制程序流程图1.2 SVPWM过调制Ⅱ区算法SVPWM过调制Ⅱ区算法为幅值跟随算法,当合成参考电压矢量2U dc/3<U∗< 2U dc/√3时,不仅需要对参考电压幅值进行调整,还需要改变其相位,如图5所示,将U∗调整到六边形内,得到新的参考电压矢量U2∗,具体方法为式(5)。
604α图5 过调制Ⅱ区矢量调制原理图当(n−1)π3≤θ≤(n−1)π3+π6;{θ2=π6+(n−1)π3−arctan(U∗sin(π6+(n−1)π3−θ)U/√3) U2∗=U dc√3sin(θ−(n−2)π3)当(n−1)π3+π6≤θ≤(n−1)π3+π3;{θ2=π6+(n−1)π3+arctan(U∗sin(θ−(π6+(n−1)π3))U/√3) U2∗=U dc√3sin((n+1)π3−θ)(5)此时U2∗与U∗幅值的误差最小,用U2∗和θ2代替U∗和θ。
式(5)的调整方法可能出现投影点超出六边形的情况,处理方法为,当θ处于第一扇区时,若θ</6π,则θ2=0,若θ>/6π,则θ2=/3π。
当U∗处于其他五个扇区,调整方法类似,即将U∗投影到六边形上,投影点的矢量即为新的U2∗,其幅值及角度就是调整后的电压矢量。
再根据式(1)、(2)计算矢量作用时间,过调制Ⅱ区程序流程图如图4 (b)所示。
当某一矢量作用时间T4(或T6)大于PWM周期T时,令T4(或T6)等于T,另一矢量作用时间T6(或T4)等于0。
当T4+T6>T,而T4、T6均小于周期T时,用式(4)调整。
SVPWM过调制算法具体实现方法是:判断U∗的幅值大小决定是否进入过调制区域以及处于过调制Ⅰ区或Ⅱ区。
算法主流程图如图6所示:图6 SVPWM过调制算法主流程图2 永磁同步电机控制性能仿真及实验结果实验样机为内嵌式分数槽永磁同步电机,电机参数为:额定功率P=7.5kW,直流母线电压U dc=540V,定子电阻R=0.26Ω,直轴电感L d=0.0109H,交轴电感L q=0.0124H。
在Matlab/Simulink软件平台下搭建仿真模型,SVPWM过调制模型如图7所示。
图7 SVPWM过调制模型图8、图9分别是SVPWM线性区域调制电压轨迹图和过调制区域电压轨迹图,由图可以看出,SVPWM线性调制模式下,逆变器能够输出的最大不失真电压矢量近似圆形,而在过调制模式下输出电压矢量覆盖六边形,提高了直流母线电压的利用率。
图8 SVPWM线性调制电压轨迹图图9 SVPWM过调制电压轨迹图实验在美国Magtrol测功机平台上进行,实验平台如图10,利用日本Yokogawa高精度功率分析仪WT3000,控制器以DSP为核心,对永磁同步电机进行实验。