基于SVPWM的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計

由圖1可知，由外環(huán)的轉(zhuǎn)速和內(nèi)環(huán)的電流環(huán)可以構(gòu)成PMSM的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)中應(yīng)用了空間電壓矢量(SVPWM)脈寬調(diào)制技術(shù)，由于SVPWM的開關(guān)損耗小、電壓利用率高、諧波少，因而大大提高了PMSM的調(diào)速性能。

3 SVPWM原理
本文的矢量控制系統(tǒng)中的逆變器PWM采用的是電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)。SVPWM技術(shù)主要是從電機(jī)的角度出發(fā)，它著眼于如何使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(即正弦磁通)。三相負(fù)載相電壓可以用一個空間電壓矢量(目標(biāo)矢量)來代替。通過控制三相逆變器開關(guān)器件的通斷，可以得到用于合成目標(biāo)矢量的基本矢量。圖2所示是典型的三相逆變器電路及其SVPWM向量扇區(qū)圖。圖中引入了A、B、C橋臂的開關(guān)變量Sa、Sb、Sc，當(dāng)某橋臂的上管導(dǎo)通而下管關(guān)斷時，其開關(guān)變量值為1；當(dāng)下管導(dǎo)通，上管關(guān)斷時，開關(guān)變量值為0。因此，整個三相逆變器共有8種開關(guān)狀態(tài)，即(SaSbSc)為(000)到(111)，分別對應(yīng)逆變器的8種輸出電壓矢量，其中2種為零矢量，6種非零矢量可將平面分為6個扇區(qū)。圖3所示是產(chǎn)生SVPWM的具體實現(xiàn)步驟。其實現(xiàn)可通過Simulink模塊庫來搭建。

現(xiàn)以第一扇區(qū)為例來計算基本矢量的作用時間，其空間電壓矢量Vd的位置如圖4所示。假如在開關(guān)周期Ts內(nèi)，矢量Vx、Vy、V0的作用時間分別為Tx、Ty、T0，則有：

式(7)中，Vph為相電壓基波幅值，由(7)式可得到扇區(qū)中基本矢量Vx、Vy、V0的作用時間，并由此決定逆變器各開關(guān)狀態(tài)的作用時間。