svpwm原理及逆变技术的仿真研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。SVPWM原理及逆变技术的仿真研究　　摘要：由于传统的正弦波脉宽调制技术直流母线电压利用率低，谐波成分高等，针对这一问题介绍瞬时空间磁链矢量圆轨迹法技术。首先对SVPWM原理进行了详细的分析，在此基础上确定SVPWM算法实现的基本流程，并将SVPWM技术应用于三相永磁同步电机控制系统中，在SIMULINK中建立整个系统的仿真模型，仿真结果表明SVPWM控制方法能够实现等效

2、正弦电压的输入，为SVPWM控制策略在永磁同步电机调速系统中的应用提供了一定的理论依据。　　关键词：SVPWM；永磁同步电机；逆变器；SIMULINK　　中图分类号：TM46文献标识码：A　　1引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使

3、用和维护。　　在永磁同步电机调速系统中，电机电流变化的快慢决定了电机转速和转矩的响应速度。与电流型逆变器相比电压型逆变器更能实现电流的快速变化。目前，使用较多的逆变器控制方式有电流跟踪PWM方式、正弦波脉宽调制SPWM方式、瞬时空间磁链矢量圆轨迹方式[1，2]。电流跟踪PWM方式存在开关频率不固定的缺点，在实现时受到功率开关器件最高开关频率及控制系统响应时间的限制[3]。SPWM是通过平滑的正弦波调制信号与高频三角波载波相比较得到PWM通断信号，二者交汇点确定逆变器的通断时刻，从而产生正弦波，但这种调制方式会产生高次谐波，对于电机控制十分不利[4

4、]。基于SVPWM方式的逆变技术具有转矩波动小，易于数字化编程实现、直流电压的利用率高等优点，目前在逆变器控制中得到了广泛地使用[5]。　　本文深入分析了SVPWM的控制策略，并将此方式进行逆变器的开关控制，应用于永磁同步电机的调速控制中，并进行了仿真实验研究。　　2SVPWM的原理　　瞬时空间磁链矢量圆轨迹法就是在很短的一段时间间隔内，通过对电压型逆变器的开关状态的线性组合，得到磁链矢量轨迹为圆形的PWM方式[1，2]。SVPWM控制算法的思想是：运用定子磁链空间矢量跟踪的思想，在正弦波永磁同步电机内部空间产生旋转的圆形磁场，从而产生稳定的电磁

5、转矩[6]。　　三相逆变器对PMSM供电时，SVPWM技术产生的PWM波控制着三相逆变器的六个开关管的开通与关闭。逆变器结构如图1所示，逆变器由三个桥臂六个开关管组成，为避免短路，逆变器同一个桥臂上的两个电子开关交替导通。将上面开关导通而下面开关断开的状态用1表示，反之用0表示。将开关管V1-V4、V3-V6、V5-V2的通断状态进行组合得八种开关状态。其中有六个为基本电压空间矢量Vl、V2、V3、V4、V5、V6和两个零电压空间矢量V0、V7。　　计算技术与自动化XX年3月为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运

6、用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　第35卷第1期张军凯等：SVPWM原理及逆变技术的仿真研究　　采用SVPWM逆变技术时，在平面中的任何一个电压矢量Uout，都可以由6个基本电压空间矢量以及零电压空间矢量根据不同的作用时间叠加合成[7]。从图2中可以发现基本电压空间矢量V1-V6将平面划分

7、为6个扇区。每个扇区对应的时间均为π/3。设某时刻Uout转到某个扇区中，组成此扇区的两个非零电压空间矢量，按照逆时针方向设定为Vn、Vn+1，分别对应的作用时间为T1、T2。TPWM为PWM采样周期。当Uout所处的扇区为n时，Uout就可以通过Vn、Vn+1组合而成。如式所示：　　uout=T1TpwmVn+T2TpwmVn+1　　Tpwm=T1+T2+T0　　其中n为1-6所有的整数；T0零电压矢量的作用时间[8]。在一个SVPWM采样周期内，通过改变基电压矢量的作用时间，使得由基电压矢量合成的矢量大小都相等，那么当TPWM取非常小的值时，

8、则合成的空间电压矢量近似成为一个圆形，这就是SVPWM方式的工作原理。　　3SVPWM算法的MATLAB实现为了充分发挥“教学点数字教育