电力传动控制系统.ppt

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1、0电力传动控制系统上海开放大学1第三十四讲电压空间矢量PWM控制技术2空间电压矢量期望电压空间矢量的合成SVPWM的实现内容提要3空间矢量PWM(SVPWM)控制技术广泛运用于变频器中，驱动交流电机时，使电机的磁链接近圆形旋转磁场，从而减小电机电磁转矩的脉动。SVPWM控制原理及方法4把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作，这种控制方法称作“磁链跟踪控制”。磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的，所以又称“电压空间矢量PWM（SVPWM，SpaceVectorPWM）控制”。SVPWM控制原理及方法5交流电动机绕组的电压

2、是随时间变化的，如果考虑到它们所在绕组的空间位置，可以定义为空间矢量。三相定子电压空间矢量1.空间电压矢量6按空间矢量功率与三相瞬时功率相等的原则三相合成空间矢量空间矢量的合成7当定子相电压为三相平衡正弦电压时，三相合成矢量，空间矢量的定义8在三相平衡正弦电压供电时，定子电压空间矢量的幅值恒定，以电源角频率为电气角速度在空间作恒速旋转。空间矢量的定义9合成空间矢量表示的定子电压方程式忽略定子电阻压降，定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为电压与磁链空间矢量的关系10当电动机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运

3、动轨迹呈圆形（简称为磁链圆）。定子磁链矢量定子电压矢量电压与磁链空间矢量的关系11旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹电压与磁链空间矢量的关系12PWM逆变器共有8种工作状态用“1”表示每相上桥臂开关导通，用“0”表示下桥臂开关导通。2.逆变器8个基本空间矢量8种工作状态：100、110、010、011、001、101以及111和000。13前6种状态有输出电压，属有效工作状态。后两种全部是上管通或下管通，没有输出电压，称之为零工作状态。逆变器8个基本空间矢量146个有效工作矢量幅值为互差60°2个零矢量逆变器8个基本空间矢量15每个工作周期中，6种有效工作状态各出现

4、一次，每一种状态持续60°，6个电压矢量共转过360°，形成一个封闭的正六边形。正六边形空间旋转磁场16采用PWM控制，就可以使交流电机的磁通尽量接近圆形。需要的电压矢量不是6个基本电压矢量时，可以用两个基本矢量和零矢量的组合来实现。2.期望电压空间矢量的合成17按6个有效工作矢量将电压矢量空间分为对称的六个扇区，每个扇区对应60°。期望电压空间矢量的合成18当期望输出电压矢量落在某个扇区内时，按平行四边形合成法则，用相邻的两个有效工作矢量合成期望的输出矢量，这就是SVPWM的基本思想。期望电压空间矢量的合成19在一个开关周期T0，合成电压矢量u1、u2作用时间零

5、矢量作用时间期望电压空间矢量的合成20两个基本矢量作用时间之和应满足当输出电压矢量最大幅值期望电压空间矢量的合成21以开关损耗和谐波分量都较小为原则，来安排基本矢量和零矢量的作用顺序。3.SVPWM的实现在减少开关次数的同时，尽量使PWM输出波型对称，以减少谐波分量。22SVPWM方式的逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比SPWM逆变器输出电压最多提高了约15%。定子磁链矢量轨迹为正6N边形，轨迹更接近于圆，谐波分量小，能有效减小转矩脉动。SVPWM控制的特点23占据π/3的定子磁链矢量轨迹等分为N个小区间，每个小区间所占的时间SVPWM控制的的定子磁链24

6、在每个小区间内，定子磁链矢量的增量为非基本电压矢量，必须用两个基本矢量合成。SVPWM控制的的定子磁链25N=4，60°实际的定子磁链矢量轨迹。在期望的磁链圆周围波动。N越大，磁链轨迹越接近于圆，但开关频率随之增大。SVPWM控制的的定子磁链26N=4，360°实际的定子磁链矢量轨迹。由于N是有限的，所以磁链轨迹只能接近于圆，而不可能等于圆。SVPWM控制的的定子磁链27晶闸管相控整流或二极管整流输入电流谐波分量大，功率因数低。把PWM控制技术用于整流电路，就形成了PWM整流电路。通过控制，可以使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1。*4

7、.PWM整流28三相PWM整流电路是最基本的PWM整流电路之一，其应用也最为广泛。SPWM控制或SVPWM控制*三相PWM整流电路本讲要点29三相合成空间矢量逆变器基本空间矢量期望电压矢量平行四边形合成法则SVPWM控制的特点谢谢!本讲结束