三相异步电机svpwm变频调速系统设计与实现 2

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1、目录第一章概述2第二章电压空间矢量脉宽调制技术的原理42.1矢量控制原理42.2电压空间矢量52.3电压空间矢量合成82.4电压空间矢量所在扇区的判断92.5开关向量作用时间的计算10第三章SVPWM仿真实现143.1MATLAB总体仿真图143.2各模块MATLAB仿真图153.3MATLAB各模块仿真结果分析17第四章总结与体会19参考文献20第一章概述1.空间矢量脉宽调制(SpaceVectorPulseWidthModulation)　　SVPWM的主要思想是:以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以

2、三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。　　普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥.这六个开关器件组合起来（同一个桥臂的上下半桥的信号相反）共有8种安全的开关状态.其中000、111（这里是表示三个上桥臂的开关状态）这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。因此称其为零矢量。另外6种开关状态分别是六个有效矢

3、量。它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区。利用这六个基本有效矢量和两个零量。可以合成360度内的任何矢量。　　当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量。而后用这两个基本矢量矢量去表示。而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。在变频电机驱动时，矢量方向是连续变化的，因此我们需要不断的计算矢量作用时间。为了计算机处理的方便，在合成时一般时定时去计算（如每0.1ms计算一次）。这样我们只要算出在0.1ms内两个基本矢量作用的时间就可以了。由于计算出的两个时间的总合可能并不是0.1ms(比这小)，而

4、那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。由于在这样的处量时，合成的驱动波形和PWM很类似。因此我们还叫它PWM，又因这种PWM是基于电压空间矢量去合成的，所以就叫它SVPWM了。SVPWM本身的产生原理与PWM没有任何关系。只是象罢了。SVPWM的合成原理是个很重要的基础知识，它并不只用在SVPWM，在其它一些应用中也很有用的。　　SVPWM特点：　　1.在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。　　2.利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。3.逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SP

5、WM逆变器输出电压高15%综上分析，本文从SVPWM的原理出发，通过对SVPWM控制算法的研究与仿真验证，以设计出高性能交流电机控制器为目标进行课题研究。第二章电压空间矢量脉宽调制技术的原理2.1矢量控制原理矢量控制也叫磁场定向控制，其基本思想是在普通的三相交流电机上设法模拟直流电机转矩控制的基本规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，并使两分量互相垂直，彼此独立，然后分别进行调节。这样，交流电机的转矩控制,从原理和特性上就与直流电机相似了。因此，矢量控制的关键仍是对电流矢量的幅值和空间位

6、置频率和相位的控制。矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能而最终实现仍然是落实到对定子电流交流量的控制上。由于在定子侧的各物理量电压、电流、电动势、磁动势都是交流量，其空间矢量在空间上以同步转速旋转，调节、控制和计算均不方便。因此，需借助于坐标变换，使各物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系，站在同步旋转的坐标系上观察，电机上的各空间矢量都变成了静止矢量，在同步旋转坐标系上空间矢量就都变成了直流量，可以根据转矩公式找到转矩和被控矢量的各分量之间的关系，实时地计算出转矩控制所需的被控矢量的各分量值—直流给定量。按这些给定量实时控制，就能达到

7、直流电动机的控制性能。由于这些直流给定量在物理上是不存在的、虚构的，因此，还必须再经过坐标的逆变换过程，从旋转坐标系回到静止坐标系，把上述的直流给定量变换成实际的交流给定量，在三相定子坐标系上对交流量进行控制，使其实际值等于给定值[7-9]。如图2-1，三相电流Ai、Bi、Ci由三相静止坐标系变换到两相垂直静止坐标系αβ轴,再由两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系dq轴，并使d轴沿着转子磁链的方向，则异步电动机就变成了由励磁电流分量di和转矩电流分量qi分开控制的直流电动机。按照直流电动机的控制方法,求得控制量后，再经过坐标反变换，就能控

8、制异步电动机，对异步电机的控制转为对转子磁链参照系下的直流电机的控制。图中，VR-同步旋转变换；φ-d轴与α轴的夹角。因为进行坐标变换的是电流（代表磁动势）的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现统就叫作矢量控