【正文】 .................................................................................................................................. 43 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） VII 插圖清單 圖 21 三相交流繞組 ........................................................................................................... 9 圖 22 交流電機 3/2 變換圖 .............................................................................................. 11 圖 23 兩相靜止和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 ......................................................................................... 12 圖 31 三相電壓型 PWM 逆變器結(jié)構(gòu)圖 ......................................................................... 17 圖 32 空間矢量圖 ............................................................................................................. 18 圖 41 SIMULINK 下的仿真圖 ......................................................................................... 23 圖 42 3/2 變換模塊仿真圖 ................................................................................................ 24 圖 43 SVPWM 模塊 .......................................................................................................... 25 圖 44 扇區(qū)號判斷模塊仿真圖 ......................................................................................... 26 圖 45 PWM 波形輸出模塊仿真圖 ................................................................................... 26 圖 46 作用時間計算模塊仿真圖 ..................................................................................... 27 圖 47 比較模塊仿真圖 ..................................................................................................... 28 圖 48 SVPWM 系統(tǒng)的仿真結(jié)果 ...................................................................................... 29 圖 49 SVPWM 系統(tǒng)的仿真結(jié)果 ...................................................................................... 29 張可：基于 SVPWM 的異步電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 VIII 表格清單 表 31 有效矢量的空間分配表 ......................................................................................... 18 表 32 P 值與扇區(qū)號的對應(yīng)關(guān)系表 ................................................................................... 19 表 33 T1T2 賦值表 ............................................................................................................ 21 表 34 開關(guān)切換時間表 ..................................................................................................... 21 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 引 言 在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)和國防事業(yè)以及日常生活中，廣泛應(yīng)用著電動機傳動。對控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和實驗。安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） I 安徽工程科技 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 專 業(yè)： 自動化 題 目： 基于 SVPWM的異步電機 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 作 者 姓 名 ： 張可 導(dǎo)師及職稱 ： 方俊初 導(dǎo)師所在單位： 電氣工程系 2020年 月 日 張可：基于 SVPWM 的異步電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 II 安徽工程科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 2020 屆（秋） 電氣工程 系 自 動 化 專業(yè) 學(xué)生姓名： 張可 Ⅰ 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 中文：基于 SVPWM的異步電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 英文： Research on AC induction motor39。它把逆變器和電動機視為一體，以跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目標(biāo)來控制逆變器的輸出電壓波形，應(yīng)用坐標(biāo)變換將之三相系統(tǒng)等效為兩相系統(tǒng)，再經(jīng)過按轉(zhuǎn)子磁場定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，從而達(dá)到對交流電動機的磁鏈和電流分別控制的目的。 Variable Frequency Drives。所以在 90 年代以前直流調(diào)速系統(tǒng)一直在調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)占主導(dǎo)地位。隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的快速 發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)優(yōu)點越來越明顯，交流調(diào)速系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用，由于直流調(diào)速系統(tǒng)固有的缺陷，交流調(diào)速系統(tǒng)必將取代直流調(diào)速系統(tǒng)。該方法以三相波形的整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形。矢量控制的基本原理是控制電機磁鏈?zhǔn)噶?，通過分解定子電流，使之分解成轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)過坐標(biāo)變換實現(xiàn)正交解耦控制。直流電機調(diào)速度性能優(yōu)越，然而因為換向器的存在，使其壽命縮安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 短，同時也加大了維護(hù)工作量，單機容量，最高轉(zhuǎn)速及使用環(huán)境都受到限制，使得人轉(zhuǎn)向?qū)涣麟姍C調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行更深入的研究，從 20 世紀(jì) 30 年代就 己開始，只是進(jìn)展緩慢，直流調(diào)速在相當(dāng)長時間內(nèi)占居主流； 70 年代以來，電力電子技術(shù)和控制技術(shù)發(fā)展迅速，使得交流調(diào)速可與直流競爭；到 20 世紀(jì) 80 年代，已經(jīng)有一系列的商品化交流電機控制系統(tǒng)問世。 電力電子 器件的發(fā)展是交流調(diào)速系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其發(fā)展方向是高壓、高頻化、大功率、智能化和組合化。缺點是轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，矢量變換復(fù)雜，往往實際達(dá)不到理論分析效果。 本文研究的主要內(nèi)容 論文共分為 4 章： 第 1 章為緒論介紹了交流變頻調(diào)速技術(shù)和現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展。異步電機運行過程中，設(shè)電機定子三相繞組 A, B, C在空間固定，轉(zhuǎn)子繞組 a, b, c 隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，根據(jù)電路學(xué)原 理，推導(dǎo)出在轉(zhuǎn)矩負(fù)載下三相異步電機的多變量非線性數(shù)學(xué)模型。 ) (211) AcL = cAL = BaL = aBL = CbL = bCL = m1L cos (? 120。 則： dtdnJp ??? Le TT (218) 在運動學(xué)中，轉(zhuǎn)速方程： dtd??? (219) 以上的電壓公式，磁鏈方程，轉(zhuǎn)矩方程和轉(zhuǎn)速方程便構(gòu)成了三相異步電機的多變量非線性數(shù)學(xué)模型。運用等效的概念進(jìn)行下面的推理： 把三相交流電機的機械運動歸結(jié)為總的磁動勢的旋轉(zhuǎn)。如果 F39。 坐標(biāo)變換陣 電路或系統(tǒng)的電壓和電流向量分別是 u 和 i ，在新坐標(biāo)系下，電壓和電流向量變成 39。39。當(dāng)三相繞組與兩相繞組所產(chǎn)生的總磁動勢相等時，應(yīng)有下面的關(guān)系式成立。 兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 取任意兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的一個特例 011?? ,即兩相靜止坐標(biāo)系，電機的數(shù)學(xué)模型為： ???????????????????????????????????????????????2211221122110000????????????iiiiPLRLPLLLPLRLPLPLPLRPLPLRuuuuSrmmrSmmmSmS (240) 在這一形式下的 L電感矩陣由于 0 元素的存在，進(jìn)一步簡化了。正弦 PWM 已為人們所熟知，而旨在改善輸出電壓、電流波形，降低電源系統(tǒng)諧波的多重 PWM技術(shù)在大功率變頻器中有其獨特的優(yōu)勢 (如 ABB ACS1000 系列和美國 ROBICON 公司的完美無諧波系列等 )。 至于 PWM 控制技術(shù)有許多種，并且還在不斷發(fā)展中。從這一思路出發(fā)， 80 年代中期，國外學(xué)者在交流電機調(diào)速中提出了磁通軌跡控制的思想，而磁通軌跡的控制是通過電壓空間矢量的合成實現(xiàn)的，所以又稱為“電壓空間矢量 PWM(SpaceVector Pulse Width Modulation, SVPWM)控制”。其中，平面直角坐標(biāo)系的 d 軸 位于轉(zhuǎn)子軸線上， q 軸超前 d 軸，且轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系以轉(zhuǎn)子的角速度旋轉(zhuǎn)。 V1, V2, V3, V4, V5 和 V6 為六個功率開關(guān)器件。也就是說，在任意小的時間周期 T 內(nèi)，使逆變器的輸出跟參考電壓 Uref 的平均輸出一樣，如式 (34) 張可：基于 SVPWM 的異步電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 18 )(1)(16011)1( ?? ??? xxr e fTnnT UTUTTdttUT (34) 圖 32 空間矢量圖 SVPWM就是用圖 (32)中六個有效空間矢量和兩 個零矢量的組合去等效旋轉(zhuǎn)參考矢量 refV ,使電機磁通軌跡逼近圓形。如圖 32 所示： ?????? BCSdcS UvBDTTUTTvBC 3/2)3/s i n(/// 226 ?? (314) 2/2/ ??? BCUBCCD (315) 故有： ????? ??????????? ABBCCOBOAOSdcS UUUUUCDvCDADTTUTTvAC )2/2/(// 114 ? (316) 進(jìn)一步可求得 21 TT、 ： ?????????dcBCSdcABS UUTT UUTT //21 (317) 確定兩相鄰矢量的作用時間 21 TT、 ： ??????????????DCr e fr e fDCr e fr e fDCr e fVTUUZVTUUYVTUX/)2323(/)2323(/3????? (318) 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 表 33 21 TT、 賦值表 扇區(qū)號 n Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ TI Z Y Z X X Y T2 Y X X Z Y Z 對應(yīng)不同的扇區(qū)，按表 33 給 21 TT、 賦值