双闭环异步电机svpwm变频调速系统探究

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1、双闭环异步电机SVPWM变频调速系统探究作者简介：王华(1982—),女，山东临沂人，日照广播电视大学，初级，硕士。研究方向：控制工程。摘要：本文据空间矢量调制跟随磁链的思想，通过转速和电流采样，并通过TMS320F28335为控制芯片进行变量转换，以及对系统各模块进行监测和控制。理论分析中，依据电压空间矢量模型和假定的开关函数，算出在各扇区的IGBT的分配时间。最后给出负载Matlab的V-1仿真图，证实了设计的有效性和合理性。关键词:异步电机；SVPWM；IGBT；TMS320F28335中图分类号:TM34

2、3文献标识码:A文章编号：1671—1580(2013)07—0153—02假定异步电机选用磁链跟随控制，将电机方程转换到一个d,q坐标系，在转子磁链恒定的条件下，这个坐标系中对应的控制变量与转轴之间存在的关系为线性。如果将交流电机方程转换到磁场坐标系，就等于建立直流电机模型，产生磁通的电流分量和产生转矩的电流分量互不影响，对异步电机模型的磁链和转矩进行了解耦。一、在异步电机调速中双闭环控制的应用因为在系统中比较容易获取转速与电流，于是反馈信号选择转速和电流，这样既能提高调速精度，又能使硬件设计得到简化。下面图1

3、是系统整体调速控制电路。二、系统的硬件电路设计下面图2为系统整体设计，交流电网先由不可控整流电路转换成直流电，直流电再经过DC/DC模块调压送到由SVPWM算法控制的逆变模块给异步电机供电。下面主要介绍IGBT的保护电路设计：1.集电极、发射极间过电压保护抑制集电极、发射极间过电压的有效措施为安装缓冲电路。电路图如图3所示（虚线部分为缓冲电路）：2•栅极过电压保护上图4为栅极过压保护电路（在IGBT的基极和射极之间加一对20V的稳压二极管）。3.过电流保护在输出短路或者逆变电源的负载过大的情况下，会使IGBT由于

4、过流而损坏。在30kVA逆变电源中，通常选用集中过电流保护和分散过电流保护相结合的过流保护策略，电路图如下所示：三、SVPWM调制基本原理空间矢量是一种新型调制技术，它主要针对三相交流电路，与正弦波调制法相比较，可以更加有效地利用电源电压,减少电流谐波失真。变频调速需要对频率与电流进行协调控制，而由于异步电动机只通过定子供电，所以调速时需要保持恒定的磁通。总而言之，我们可以将异步电机看成一个角频率和电压的输入系统与转子角速度和磁链的输出系统。调速首先应该对异步电机数学模型进行降阶和解耦，采用矢量变换控制思想，具体

5、方案如图7所示。四、调速系统的软件设计本系统选用VVVF的变频方法，具体的系统控制结构图如图8所示：五、SVPWM的Matlab实现本文采用Matlab对系统进行仿真，在power-siumlink中建立坐标变换模块，变流电路模块和离散SVPWM脉冲发生器模块，建立PI带限幅的ASR和ACR模块、滤波环节、异步电机模块等，搭建仿真电路。图9是DC/DC模块的IGBT触发宽度为0.5时输出的电压波形与图10电机稳定运行时电压和电流的仿真曲线。通过仿真图可以获得结论，双闭环控制系统的输出电流纹波还是比较少，并且输出转

6、矩比较稳定。六、总结本文对电网供电质量有较大波动的影响与不同额定负载的要求，改进了电机的供电系统，进而提高了系统的整体电压适应能力。本文进行了硬件与软件设计，最后应用Matlab对双闭环SVPWM控制的异步电机调速系统进行了仿真，仿真结果表明设计的合理性和可行性。［参考文献］［1］陈坚.电力电子学——电力电子变换和控制技术［M］.北京：高等教育出版社，2004.［2］陈琳，封华，潘海鸿等•基于TMS320F28335实现矢量空间解耦的六相空间矢量脉宽调制［J］.电机与控制应用，2011(38).［3］张春喜，廖文

7、建，王佳子.异步电机SVPWM矢量控制仿真分析［J］.电机与控制学报，2008(12).［4］贾瑞，康锦萍.基于Matlab/Simulink的异步电机矢量控制系统仿真［J］.华北电力技术，2011(09).［5］公茂法，刘建平等.基于SVPWM双闭环异步电机调速系统的设计［J］.电气技术，2012(07).