感應(yīng)電機(jī)SVPWM 控制系統(tǒng)的仿真研究

　1 引言

　　隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)和正弦脈寬調(diào)制技術(shù)(SPWM)在電機(jī)控制系統(tǒng)中已經(jīng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。使用SPWM 來(lái)控制電機(jī)系統(tǒng)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但系統(tǒng)性能不高，電壓利用率不高，諧波成分較大。近年來(lái)電機(jī)的空間矢量理論被引入電機(jī)控制系統(tǒng)中，形成了空間矢量脈寬調(diào)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(hào)的不同組合，使逆變器的輸出空間電壓矢量的運(yùn)行軌跡盡可能接近圓形。SVPWM 與常規(guī)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(zhuǎn)矩，而且有較高的電壓利用率，更易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)[1] ，因而在交流感應(yīng)電機(jī)控制中，應(yīng)用前景十分看好。

　　2 SVPWM 脈寬調(diào)制原理

　　2.1 八個(gè)電壓空間矢量與扇區(qū)劃分

　　空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM 實(shí)際上對(duì)應(yīng)于交流感應(yīng)電機(jī)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(duì)異步電機(jī)供電時(shí)，根據(jù)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?jī)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(duì)應(yīng)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(xiàn)[3,4]

　　SVPWM 信號(hào)的實(shí)時(shí)調(diào)制需要定子參考電壓矢量的二維靜止坐標(biāo)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(qū)中時(shí)，矢量作用時(shí)間的相對(duì)值T1 和T2 可以用X，Y 或Z 表示，它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1 所示。表1T1、T2 與X、Y、Z 的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

表1 T1、T2 與X、Y、Z 的對(duì)應(yīng)關(guān)系表