基于dsp和svpwm应急通风逆变器研制1

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1、基于DSP和SVPWM应急通风逆变器研制张辉，刘志刚，周鑫（北方交通大学电气工程学院，北京100044）   摘要：文中叙述了三相逆变器空间电压矢量（SVPWM）控制的基本原理。介绍了TMS320F240用软件生成对称空间电压矢量的方法，特别是针对高精度V/F值控制的应急通风机对交流变频调速的要求，通过检测直流侧电压实现对输入电压波动的前馈补偿，以提高输出电压精度，改善输出电流波形。最后的实验结果验证了其可行性。  关键词：空间矢量脉宽调制；逆变器；TMS320F240DevelopmentofemergencyventilationinverterisbasedonDSPandSV

2、PWMZHANGHui，LIUZhi-gang（SchoolofElectricalEngineering，NorthernJiaotongUniversity，Beijing100044，China）Abstract：TheprincipleofSpaceVectorPulseWidthModulationcontrolofthreephaseinverterispresented.ThesymmetricspacevoltagevectorrealizedbyTMS320F240insoftwareisintroduced.Especially,aninverterdesigne

3、dforconstantV/Femergencyventilatorisperformed.Thedetectionofdc-linkvoltageisusedforcompensatinginputvoltage.Asaresulttheaccuracyofoutputvoltageisadvancedandthewaveofoutputcurrentisimproved.Theexperimentresultshowsthattheschemeisreliable.Keywords：SVPWM；inverter；TMS320F240一、 引言   在地铁车辆内设置一套合理的空调、

4、采暖、通风系统是提高乘坐舒适性必不可少的。这套系统从空气的温度、湿度、洁净度以及气流速度等方面对室内空气品质进行控制，从而满足空气舒适性的要求。列车正常运行时，车厢内通风换气系统可满足以上要求；但当交流动力电源失效时，空调系统应自动转入应急通风，应急通风使用空调蒸发风机，由蓄电池提供110V电源通过逆变器给风机供电，向车内送入新风，以保障乘客的健康和安全。鉴于此，研究适合于空调风机使用的逆变电源是本文设计的重点。   根据技术条件，在蓄电池组的电压波动-30%-+20%范围内，逆变电源必须为风机提供电压波动不超过±5%，频率在±1%范围内，并且总的谐波含量小于3%的三相交流电压，其额

5、定输出容量5KVA（380V,50Hz），该逆变器需降压降频（V/F为常数）输出，输出电压268V，频率35Hz，转换效率大于90%，并且在-20-+55℃工作环境下均能可靠地运行。二、 空间电压矢量PWM原理   在电气传动中，三相逆变器PWM波形的发生一般采用SPWM法，但是常规SPWM算法直流电压的利用率比较低，逆变器输出线电压的最大幅值为0.866Ud。空间矢量PWM方法可以使逆变器输出线电压幅值较SPWM方式提高15%，输出线电压幅值最大可达Ud，且在同样的载波频率下，SVPWM方式逆变器开关次数减少，开关损耗降低[1]。应急通风逆变器的蓄电池供电电压波动范围很大，为了能够

6、逆变出使空调风机运转良好的最佳电压，需要在直流端采用容量大的电容，成本比较高。所以我们必须最大限度的利用直流电压，减少硬件设备的投入，采用电压空间矢量PWM算法。   空间电压矢量脉宽调制采用调制周期一定和对称变更脉宽的方法调节逆变器的输出电压和频率，典型的三相逆变器结构如图1所示。      图1、三相逆变器结构图      图1所示电路中，可通过三相桥式电路来按一定的规律控制三对桥臂开关管的通和断，同时可将直流侧电压VDC变换为三相正弦电压Va、Vb和Vc并输出。由于桥式电路的上下桥臂开关管的通断状态是互为反向的，因此，三相桥式电路各桥臂的通断状态只有8种。三相相电压Va、Vb和

7、Vc与桥臂的通断状态的关系如下[2]：      通过坐标变换，可将三相坐标系变为二相坐标系。        由于逆变桥中，功率开关管的开关状态组合一共只有8个，则对应于开关变量矢量[abc]T在d-q坐标系中的Vds、Vqs也只有有限种组合，Vds、Vqs是空间矢量分解得到的子轴分量，它们的对应关系如表1所列。表1中Vds、Vqs被称为基本空间矢量的d-q轴分量，每个基本空间矢量与合适的功率开关管的开关命令信号组合（c、b、a）相对应，如表1最后一列所示