基于dsp的交流调速系统优化svpwm策略研究

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1、也越来越引起人们的重视．以SVPWM控制方式运行引起的问题主要是电流畸变、逆交器中的开关损耗、负载中的谐波损耗以及电机转矩的脉动。下面将分别讨论这些影响的性能指标‘12苴131。11电流谐波谐波电流主要影响电机的铜耗，它是构成电机损耗的主要部分．谐波电流有效值为式(1-1)中，‘(f)为基波电流分量；厶不仅与变换器的PwM控制方式有关，而且还与电机内部的阻抗特性有关。因此，可以定义电流谐波畸变率THD作为评定品质的指标，以消除这些影响。THD；鲁=丢挣t普五‘～盘‘U(1-2)式(1-2)中，五和U分别为基波电流和电压的有效值；l【为傅立叶级数展开的谐波分量阶次；以为傅立叶级数展开式的电压分

2、量有效值；q为基波角频率；0为电机的总漏电感。负载电路的铜耗与谐波电流的二次方成正比，即只。qCTHD2。2)谐波频谱各频率分量在非正弦电流中所占的份额可用谐波电流频谱来表达，它比总畸变因数THD提供更详细的说明。在同步脉宽调制中，可以得到离散电流频谱鱼(顽)。其中，n为谐波分量阶次；载波频率正=坝是基频石的整数倍；N是载波比，即Ⅳ：五石载波比N值应受到下列条件限制：Ⅳs』§(1-3)Z一式(1-3)中，Z一为功率器件的允许开关频率；彳一为最高基波频率。3'最大调制度调制度，即标么化的基波电压，定义为：聊=；笋。其中，u。为调制信号峰值，U册【0为三角载波信号峰值。在理想情况下，m值可在肌1

3、．02_闻变化，并以此来调节逆变器输出电压。实际上m总是小于1．0，在N较大时，-i魄n=O．8~o．9。m的大小反映了直流母线电压的利用率的高低．4)谐波转矩经过SVPWM控制的逆变器将电压脉冲序列作用于交流电机中，所产生的脉动3转矩标么值可用下式表示：AT：T,_-To．(1-4)巧式(1-4)中，z0为最大气隙转矩；乙为平均气隙转矩；瓦为电机额定转矩。虽然谐波转矩是由谐波电流产生的，但两者之间并没有精确的关系。习开关频率和开关损耗开关频率的增加，一方面可使逆变器交流侧电流的畸变率减少，提高系统的性能；另一方面，开关次数的增加，必将导致开关损耗的增大，而且功率器件的开关次数受其允许开关频

4、率的限制。图!-IIGBT的典型开关波形FigureI-1ThetypicalswitchingwaveformofIGBT功率器件的开关损耗主要包括静态损耗和动态损耗。其中，静态损耗只。与开关电流成正比，动态损耗民主要包括功率器件导通过程中的上升时问‘和关断过程中下降时间f，两部分内的开关损耗。图1．1是IGBT的典型开关波形。设功率器件的开关损耗为圪一则一般有如下关系【141‰=只+匕=％·巾)·E·C(1-5)式(1-5)中，，(f)是开关电流的单调递增函数；【么是逆变器直流侧电压；E是功率器件的开关频率；C是常量。．1．3论文结构及主要研究工作1)主要研究工作：夺对SPWM、SVPW

5、M的基本原理、性能指标、优化策略进行理论分析，确定逆变器——异步电动机系统的控制策略；◆利用仿真软件对薅种优化SVPWM控制策略进行建模仿真对比，验证理论分析与控制策略选择的正确性；4◆对实验系统的主电路、控制电路、检测电路进行硬件设计，并对实验系统所采用的控制策略的软件部分进行设计与编程．并进行实验结果分析．21论文结构：第一章分析了SVPWM控制技术国内外研究现状，介绍了衡量SVPWM控制技术的各种性能指标。第二章分析了SPWM与SVPWM的控制特性，根据SPwM与SⅥ，WM的基本原理，在MATLAB中搭建了基于SPWM与SVPWM两种控制策略的逆变器一异步电机系统的仿真模型，通过对两种

6、控制策略下系统的输出电压、电流频谱比较，得到在线性调制范围内，SPWM与SVPWM控制算法各自的特点。第三章介绍了根据零矢量不同分配方式得到了两种常用的优化SVPWM控制方法(准优化SVPWM与开关损耗优化SVPWM)，通过对比分析两种控制策略的谐波电流含量与开关损耗等性能指标，得到了当两种控制策略的PWM调制频率相等时，准优化SVPWM方法的谐波电流含量小于开关损耗优化SVPWM方法，但产生的开关损耗高于开关损耗优化SVPWM方法。因此，为提高逆变器——异步电机系统的工作效率，经过进一步分析研究得到在特定的条件下采用开关损耗优化SVPWM方法，在谐波电流含量与开关损耗两者的性能指标上均优于

7、准优化SVPWM方法的控制策略；同时在MATLAB中进行了仿真验证，从而为本文逆变器控制策略一开关损耗优化SVPWM的选取在理论分析与仿真的角度提供了可供参考的设计依据。第四章介绍了系统实验平台的搭建，包括主电路的原理分析，TMS320F2812DSP控制板的设计，检测电路板的设计。同时还介绍了开关损耗优化SVPWM控制策略在DSP中的软、硬件实现方法。并给出了基于开关损耗优化SVPWM控制策略在不同频率下的