变频器SVPWM控制系统设计及仿真毕业设计论文

摘要

随着电力电子器件和微处理器芯片的发展，使得数字化变频调速技术成为当代电机控制技术的趋势。传统的SPWM控制算法未顾及输出电流波形，不易于数字化。所以需要更进一步的控制算法，来使电机产生恒定转矩，于是便产生电压空间矢量PWM(Space Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM)控制算法。变频器SVPWM控制系统就是利用该算法的来对异步电机实行控制的，它的输出谐波小，也使得直流侧的电压利用率提升了15%。

本课题变频器的控制芯片是TMS320F2812DSP，采用SVPWM调制技术，产生PWM波形，并对6个IGBT的通断进行控制，从而在电机空间产生圆形旋转磁场，使电机产生恒定转矩。本文最后一章还使用MATLAB /SIMULINK对变频器SVPWM进行仿真分析，仿真结果进一步验证了变频器SVPWM算法的可行性和正确性。

关键词：变频器；SVPWM；异步电机；MATLAB/SIMULINK仿真

Abstract

With the development of power electronic devices and microproc essor chips, digital frequency conversion technology has become the trend of modern motor control technology. The traditional SPWM control algorithm does not take into account the output current waveform, not easy to digitize. Therefore, the need for further control algorithms, so that the motor generates a constant torque, so it will produce a voltage space vector PWM (Space Vector Pulse Width, SVPWM). Inverter SVPWM control system is the use of the algorithm to control the motor, its output harmonic is small, but also makes the DC side voltage utilization increased by 15%.

The inverter control chip is TMS320F2812DSP, using SVPWM modulation technology, PWM waveform, and the 6 IGBT on-off control, resulting in a circular rotating magnetic field in motor space, makes the motor produce constant torque. In the last chapter of this paper, MATLAB /SIMULINK is used to simulate the frequency converter SVPWM, and the simulation results verify the feasibility and correctness of the SVPWM algorithm.

Keywords: inverter;Space Vector Pulse Width Modulation;Asynchronous motor;simulation

目录

摘要.................................................................... I Abstract............................................................... II 1绪论 (1)

1.1课题研究背景及意义 (1)

1.2变频器SVPWM的发展现状和趋势 (3)

1.3课题研究要求及任务 (6)

1.4论文的主要内容 (7)

2变频器SVPWM控制系统结构及原理 (8)

2.1变频器SVPWM控制系统结构 (8)

2.2变频器SVPWM基本原理 (10)

2.3变频器SVPWM法则推导 (12)

2.4变频器SVPWM控制算法 (14)

3变频器SVPWM控制系统设计 (22)

3.1总体设计 (22)

3.2主电路设计 (22)

3.3驱动电路设计 (24)

3.4控制电路设计 (26)

3.5软件设计 (28)

4变频器SVPWM控制系统建模仿真及结果分析 (29)

4.1系统仿真模型的建立 (29)

4.2系统仿真结果分析 (34)

总结 (38)

参考文献 (39)

致谢 (40)

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

在当今工业社会，能源的有效利用一直是科学研究的重要方向，这关乎与我们的可持续发展，因此，节能研究就显得越来越重要。随着电动机制造技术的进步，电机越来越多的被应用在工业生产、农业生产、科技研究、国防各方面，作为主要的动力设备。从世界范围来看，电机的用电量超过全球各国总用电量的一半以上，约占工业用电量的70%，如此之高的一个比例数量，如能提高用电效率，优化电机控制算法，将具有十分重大的意义。使异步电机和变频器相结合，所组成的交流调速系统具备非常高控制性能。如果能够对电机的调速控制容易实现。那么对电机的高效性并且连续，启动、运行和停止的高频性也就容易实现。在上个世纪，由于电力电子器件的限制，电机控制技术的不成熟。对电机实施高性能控制就很难实现，即便能提高性能，从经济上来说也不划算。更无法大范围的推广此项技术，被人所接受。所以在控制要求高的地方，或是精确调速要求的地方就不会出现异步电机。后来，随着电力电子技术的发展，半导体全控型器件进一步发展，这使得对电机的调速可以实现数字化，对其控制精度也大大的提高。于是使得异步电动在工业上被慢慢应用。同时这些半导体器件的出现，也使得电机的控制系统大大简化。性能更高、更可靠、而且经济，这就在很大程度上促使了对异步电机的高性能变频调速的发展。同时，随着微电子技术的发展，微控制器芯片的推陈出新，结合功率半导体装置和数字控制技术，使变频器的控制更加稳定，所产生的波形更标准，以前不能实现的SVPWM电机控制方法也能实现。

现在可以使用变频器SVPWM控制技术来对电动机进行控制，进而满足对电机在工业中的要求，节能与转矩脉动小，具有很高的控制精度。所以对变频器SVPWM 控制技术进行深入研究很有必要，它所在工业控制中所发挥着的作用是不可忽视的。

我国是一个工业大国，使用电动机对生产机械进行传动是不可或缺的，一些大型的钢厂、制造业加工厂更加如此，电动机也被广泛应用在生活中，比如我们学校随处可见的电动车，电梯等等驱动传动设备，还有其他社会应用方面。正因为电动机具有重要的应用，所以我们国家对于它的发展和控制处于高度重视状态。在电气传动实际