采用svpwm的单相电机变频调速系统的设计

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1、采用SVPWM的单相电机*变频调速系统的设计李学华王毓顺张陶青岛大学摘要：在分析了单相电机的优缺点的基础上，结合dsPIC单片机优良的控制性能，采用目前比较流行的SVPWM控制方法，利用三相逆变电路来控制单相电机，实现了电机的变频调速.通过实验证明采用这种SVPWM方法可以达到理想效果。关键词：SVPWM单相电机dsPIC单片DesignofVVVFforSinglePhaseMotorAdoptingSVPWMLiXuehuaWangYushunZhangTaoAbstract:Thisarticleanalysestheadvantageanddisadvantageofs

2、inglephasemotorfirst,andachievesVVVFofmotorcombiningtheexcellentperformanceofdsPIC,adoptingSVPWMandusingthreephasescircuitofinverter.Itcanachieveperfecteffectonexperiment,utilizingSVPWMtocontroltorque.Keywords:SVPWMsinglephasemotordsPICsinglechip71引言单相交流异步电机具有结构简单，制造成本较低等优点，以及单相电在诸多领域尤其家用电器中

3、的广泛应用,使得它在工业控制特别是家用电器行业中的应用越来越广泛。对于通过调节端电压和改变极对数的传统调速方法.调速效果远远不能满足生产和生活需要。由于变频调速技术在异步感应电机调速系统中以其优异的调速和启动性能、高功率因数和节电效果,使其在电机控制中应用越来越广泛。不过目前变频调速的研究主要集中在三相电机上，对单相电机的研究重视不够，使得它与三相电机控制技术相比还不成熟。针对这一现象本文采用电压空间矢量脉宽调制技术实现单相电机的变频调速，通过实验验证了该控制系统具有调速范围宽，平滑性好，同时也具有优良的动静态特性等优点。*青岛爱默生电机公司资助项目2SVPWM(电压空间矢量脉

4、宽调制技术)原理电压空间矢量PWM(SVPWM)实际是磁通PWM，其特点是从电机角度出发，着眼于通过控制电机端电压，使电机获得幅值恒定的空间旋转磁场。它把逆变器和电机视为一体，以跟踪圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的输出电压波形.在单相电机全桥逆变电路中，功率器件的每一种通电模式，都能在电机中生成一支空间电压矢量。如图1所示。图1两相三桥臂主电路结构图对于两相三桥臂逆变电路，根据同一桥臂上下开关互补导通的原则，3个桥臂共产生8种开关组合模式，可以在电机绕组上得到8支空间电压矢量，它们以V(A，N，B)来表示。其中A=1时，表示A1导通，A2关断；A=0时，表示A1关断，A2导通，

5、其余类推。8支矢量如表1所示。表1空间电压矢量关系组合V非零矢量零矢量无用A10010110N00110101B01100100忽略绕组电阻压降时，非零电压矢量的幅值为

6、V(1,0,0)

7、=V(0,0,1)

8、=

9、V(0,1,1)

10、=

11、V(1,1,0)=Ud(1)7

12、V(1,0,0)

13、=

14、V(0,1,0)

15、=Ud(2)图2两相三桥臂电压矢量定义8支矢量中，两个零矢量位于坐标原点，其余6支根据绕组轴线以图2所示方式分布。电压空间矢量都可以由与之相邻的两个基本矢量和零矢量组合而成。矢量V(1,0,1)和V(0,1,0)在矢量合成时可有可无。为了计算的方便，只使用4只位于坐标轴上矢量和

16、两只零矢量来合成电压空间矢量。Uat=V1t1+V2t2+V0t0(3)(4)(5)t0=T-t1-t2(6)通过控制电压矢量的作用时间，便可以形成多边形的电压矢量轨迹，从而获得更加接近圆形的旋转磁通。各电压矢量的作用次序要遵守以下的原则:任意一次电压矢量的变化只能有一个桥臂的开关动作，即在二进制矢量中每次只有一位变化。3系统组成及实现3.1硬件设计硬件设计包括主电路和控制电路，主电路采用现在流行的交直交变频方式，逆变器采用IR公司生产的IRAMS10UP60U智能模块电路。控制芯片采用MICROCHIP公司的16位单片机dsPIC30F4011，它内部嵌入了一个16位CPU和

17、一个高速DSP引擎，从而把单片机的控制能力和DSP的数字运算能力有效的结合起来，是性价比较高的一种选择。它具有5个16位定时器，4个输入通道捕获口，4个输出比较/标准PWM通道，6个电机控制PWM通道，每路PWM输出引脚驱动电流为25mA，为防止同一桥臂2个功率管发生直通造成短路，该发生器还通过编程设置死区互锁时间，是个电机控制的专用芯片。由它来完成电流电压的采集和处理，以及故障的检测和显示，实时计算输出PWM波等操作。整个系统的框架如图3所示。7图3系统框图3.1.1主电路设计单相电机不同