【正文】 門等。但是， DSP 芯片實現(xiàn)空間矢量控制當中仍然有它的不足之處。本文 所采取的算法 主要 是通過了前人的驗證和大量資料的搜集以確保算法可行，其中 所需要的 算法主要有恒壓頻比、坐標變換、導通持續(xù)時間計算、扇區(qū)計算， PWM信號 發(fā)生 等， 28 其中 PWM 信號發(fā)生 則主要采用七段式的開關(guān)模式進行矢量合成 以達到減少諧波的目的 。 在軟件 編程 過程中，充分利用現(xiàn)有的軟件資源，通過 軟件 仿真驗證等方法減少軟件開發(fā)周期。本章中還給出了具體的幾何數(shù)學關(guān)系、公式等都將會詳細給出，有了這些公式作為我們下一章節(jié)所講述的軟件實現(xiàn)提供一個理論基礎(chǔ)。與電機原理中三相脈動磁動勢相加后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢相仿， 就 可以證明，三相定子電壓空間矢量相加的合成 得 空間矢 量 uref是一個旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值不變， 其幅值 是每相電壓值的 3/2倍。 當電動機轉(zhuǎn)速不是很低時，定子電阻壓降 很小 ，可忽略不計， 所以 定子合成 28 磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為 ： refref du dt?? () 當電機由三相平衡正弦電壓供電時，電 機定子磁鏈 的 幅值恒定，其 在 空間 中以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈矢量頂端的運動軌跡呈圓形（簡稱為磁鏈圓）。 六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場 在常規(guī)的 PWM 變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 當 中， 三相 異步電動機由六拍階梯波逆變器供電 時 ， 電壓并不是三相正弦電壓，那么，電壓空間矢 量 如圖 ： 28 Ψ3Ψ4Ψ5Ψ6Ψ1Ψ2u5u6u1u2u3u4Δ Ψ2Δ Ψ1O 圖 六拍階梯波逆變器供電電壓矢量 可 以 從圖中看到，六拍 的階梯波逆變器 電壓矢量在空間坐標軸上所產(chǎn)生的磁鏈增量 將會 形成一個封閉的正六邊形，所以在電機運行過程 當 中會 在空間中 產(chǎn)生脈動的轉(zhuǎn)矩。 我們設(shè) 逆變器 工作開始時定子磁鏈空間矢量為 1? ，在第一個π /3 期間，電機上施加的電壓空間矢量為圖 ，按照式 可以寫成 11ut?? ?? () 也就是說，在π /3 所對應(yīng)的時間 Δ t 內(nèi)，施加 u1的結(jié)果是使定子磁鏈 Ψ 1產(chǎn)生一個 磁鏈 增量 ΔΨ 1，其幅值與 |u1|成正比，方向與 u1 一致，最后得到圖所示的新的磁鏈 Ψ 2，而以此類推可以寫成 ΔΨ 的通式 iiut?? ?? i=1,2,3??， 6 () 而 1i i i? ? ?? ? ?? () Ψ2Δ Ψ2Δ Ψ iu1A BCOΨ1 圖 Δ t與 ΔΨ 間的關(guān)系 電壓空間矢量的 線性組合 可以 設(shè)想， 如果 我們能夠使磁 鏈 的增量 如圖 中的 ΔΨ 1 ΔΨ 12ΔΨ 13ΔΨ 14那樣變化，我們就可以得到一個軌跡逼近圓形的 磁鏈 ， 磁鏈 增量越密集， 磁鏈 軌跡 就 越接近圓形。 如圖 把整個空間坐標分成六個扇區(qū)，每個扇區(qū)都使用相鄰的開關(guān)矢量合成參考矢量 [2]。 的兩相坐標軸上運算 [11]，我們可以得到以下式子： 1212c o s c o s 3r e f ttU u u uTT? ??? ? ? () 2 2s in s in 3ref tU u uT? ???? () 其他扇區(qū)使用同樣的方法求解可得所求解出來的時間都只與三個量有關(guān)如下，所以我們采取三個中間變量 X、 Y、 Z來存放這三個量。而參考電壓矢量在坐標軸中按逆時針勻速旋轉(zhuǎn)時， 按順序經(jīng)過 這 6個扇區(qū)，那么我們這里將其一個周期分成了 6段時間，每個時間段都對應(yīng)一個扇區(qū)。 恒 壓 頻 比 C l a r k 變 換三 相 電 壓 矢量 合 成P W M 生 成死 區(qū) 生 成求 解 導 通 時間扇 區(qū) 判 別頻 率P W M 控 制 信 號 圖 軟件結(jié)構(gòu)圖 運算模塊 三相參考電壓峰值計算 模塊 圖 恒壓頻比模塊 其中主要的運算程序如下： if(F50) Um=310。 仿真圖如下： 圖 10HZ以下電壓峰值圖 28 圖 50HZ以上電壓峰值圖 如圖所示輸入頻率滿足 2Um f??的公式運算結(jié) 果 ， 10HZ 及以下恒定電壓 值恒定 ， 50HZ 以上電壓 值 恒定 。 圖 三相 余弦值仿真圖 28 坐標變換 模塊 圖 坐標變換模塊 坐標變換模塊主要程序如下： U_alfa=((2*UAUBUC)2)+((2*UAUBUC)3)+((2*UAUBUC)5)。 仿真結(jié)果如圖： 圖 Ualfa、 Ubeta仿真圖 從仿真結(jié)果可以看到 Clark 變換后的三相余弦值合成兩相仍然為按正弦波變化，其中幅值是原 來的 倍。 Y=(3*Ualfa+1732*Ubeta/1000)*Um*8/10000。 程序中則主要是按照公式 ，其中的 小數(shù)化成 了 整數(shù)運算。 如 下 圖，輸入坐標變換后的 Ualfa、 Ubeta 的值，求解出中間變量 X、 Y、 Z三個與導通時間相關(guān)的中間變量，同樣 X、 Y、 Z與輸入同頻的正弦波并且幅值變小。 參考矢量位置判斷模塊 圖 扇區(qū)判斷模塊主要程序： case (N_ST1) S0:begin V=1。 if(X==341) N_ST1=S2。 else X=X+1。 end//扇區(qū) Ⅳ S4:begin V=5。 if(X==1023) N_ST1=S0。 ⅢⅠⅤⅣ ⅥⅡu3u4u5u6u7u8u2ur e f 圖 圖 PWM 信號 發(fā)生模塊 圖 PWM信號發(fā)生模塊 PWM 信號發(fā)生模塊 輸入 開關(guān) 導通時間 T T2，并通過參考矢量所在的扇區(qū)號使用計數(shù)器的方法 輸出相應(yīng)的 PWM 六路脈沖信號。 軟件 總 系統(tǒng) 通過將本章所提的所有模塊輸入輸出口連接，得到軟件總圖見附錄 ， 對整個程序進行仿真得到圖 中的仿真波形，呈現(xiàn)馬鞍波，即我們所需要的波形 。 其中 ，將輸出的 PWM 信號接入 RC 濾波電路后則在不過調(diào)制的情況下，用示波器觀察可呈現(xiàn)出馬鞍波。在驅(qū)動三相交流電機過程當中，改變單片機發(fā)出的給定頻率 值，可調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速 ，說明了算法實現(xiàn)的可靠。 28 參考文獻 [1]王兆安，劉進軍 .電力電子技術(shù) [M].北京：機械工業(yè)出版社， . [2] 陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) [M].北京：機械工業(yè)出版社， . [3] 潘松，黃繼業(yè)，陳龍 .EDA技術(shù)與 Verilog HDL[M].北京：清華大學出版社， . [4] 康華光，鄒壽彬，秦臻 .電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分 [M].北京：高等教育出版社， . [5]易龍強，戴瑜興 .SVPWM 技術(shù)在單相逆變電源中的應(yīng)用 [J].電工技術(shù)學報， 2020,(9)：+123. [6]葉文，李膺 .基于 FPGA的優(yōu)化 SVPWM IP 核 [J].微待電機， 2020（ 1）： +27 [7]俞小露，徐抒巖，曹小濤，胡君 .基于 FPGA 多軸控制的 SVPWM 信號實現(xiàn)設(shè)計 [J].控制與應(yīng)用技術(shù)， 2020（ 7）： . [8]姜學嶺，?？玛?.一種簡化 SVPWM算法仿真及其 FPGA實現(xiàn) [J].通信電源技術(shù)， 2020（ 1）：. [9]葉立，張自強 .FPGA平臺實現(xiàn)最小開關(guān)損耗的 SVPWM算法 [J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2020（ 6）： . [10]方斯琛， 李丹，周波，黃佳佳 .新型無扇區(qū)空間矢量脈寬調(diào)制 [J].中國電機工程學報，2020（ 30）： . [11]唐釀，肖湘寧，陳征，徐永海 .矩陣變流器虛擬逆變側(cè)無扇區(qū)調(diào)制算法 [J].中國電機工程學報， 2020（ 9）： +13. [12]System Document C2020 Foundation Software[Z].Texas Instruments ACI3_1， 2020.