运动控制系统实验报告

运动控制系统实验报告

姓名：杜文划

学号：912058200102

同组人：杜文坚，周文活，黎霸俊

异步电动机SPWM与电压空间矢量变频调速系统

一、实验目的

1.通过实验掌握异步电动机变压变频调速系统的组成与工作原理。

2.加深理解用单片机通过软件生成SPWM波形的工作原理特点。以及不同不

同调制方式对系统性能的影响。

3.熟悉电压空间矢量控制的原理与特点。

4.掌握异步电动机变压变频调速系统的调试方法。

二、实验过程

一、采用SPWM方式调制

1.同步调制

30HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示:

定子端电压波形如下示：

50HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

波形分析：

电机气隙磁通两相绕组之间相差约60°。

电机磁通轨迹50Hz时更接近圆形。

对定子电流：30Hz时和50Hz时呈正弦波，但其中有很多的高频分量。

IGBT的疏密程度反映了脉冲宽度调制的过程，越密表示频率越高。

定子电压呈正弦分布。

同步调制方式在50Hz比较好。

2、异步调制

30HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

50HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

异步调制与同步调制想比，气隙磁通分量更接近正弦波，气隙磁通轨迹更接近圆形，此时30Hz比50Hz效果好些。

3、混合调制

混合调制在不同的输出频率段采用不同的载波比

10HZ下，载波比为100

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

此时气隙磁通分量的波形十分光滑，基本没有高频分量，比之前的同步和异步的调制方式表现都好。

20HZ下，载波比为80

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下:

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示:

定子端电压波形如下示：

气隙磁通轨迹像是个椭圆，

30HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

混合调制在不同的输出频率内载波比不同，采用同步调制。当输出频率较低的时候，采用较高的载波比，在频率较高的时候采用较低的载波比，从而获得比

同步和异步都要好的输出。

二、采用电压空间矢量控制

空间电压矢量控制是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。

1.同步调制

30HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

50HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

2.异步调制

30HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示: IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

50HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

3.混合调制

10HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

20HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

50HZ下

电机气隙磁通分量波形如下示：电机气隙磁通轨迹如下：

定子电流波形如下示： IGBT两端波形如下示：

定子端电压波形如下示：

三、实验总结

SPWM 是用正弦波来调制等腰三角波来使得变压变频器的输出电压接近正弦波，电压矢量控制把逆变器和交流电机视为一体，把圆形旋转磁场作为目标来控制逆变器的工作，磁链轨迹的控制通过变化不同的电压空间矢量来实现。

从上面图片上显示的波形可以看出，电压矢量控制的效果比SPWM 要好很多，气隙磁通轨迹更加接近于圆，气隙磁通分量，定子电流，定子电压更接近于正弦。在控制方式相同的情况下，混合调制要比同步调制和异步调制要好。