【文章內(nèi)容簡介】 意見的一個代碼的整個部分。數(shù)學(xué)整數(shù)算術(shù)，讓你處理更大的整數(shù)數(shù)據(jù)集合。單精度運算，線性代數(shù)，F(xiàn)FT和過濾，使你能夠處理更大的單精度數(shù)據(jù)集合。，給更大的對算法選擇的控制。linsolve 功能，使你能夠迅速通過指定系數(shù)的基體的結(jié)構(gòu)解決線性方程序的系統(tǒng)和multipoint邊值問題。MATLAB 產(chǎn)品系列重要功能MATLAB174。: MATLAB 語言的單元測試框架　　Trading Toolbox?: 一款用于訪問價格并將訂單發(fā)送到交易系統(tǒng)的新產(chǎn)品　　Financial Instruments Toolbox?: 赫爾懷特、線性高斯和 LIBOR 市場模型的校準和 Monte Carlo 仿真　　Image Processing Toolbox?: 使用有效輪廓進行圖像分割、對 10 個函數(shù)實現(xiàn) C 代碼生成，對 11 個函數(shù)使用 GPU 加速　　Image Acquisition Toolbox?: 提供了用于采集圖像、深度圖和框架數(shù)據(jù)的 Kinect174。 for Windows174。傳感器支持　　Statistics Toolbox?: 用于二進制分類的支持向量機 (SVM)、用于缺失數(shù)據(jù)的 PCA 算法和 AndersonDarling 擬合優(yōu)度檢驗　　Data Acquisition Toolbox?: 為 Digilent Analog Discovery Design Kit 提供了支持包　　Vehicle Network Toolbox?: 為訪問 CAN 總線上的 ECU 提供 XCP 支持　　Simulink 產(chǎn)品系列重要功能　　Simulink174。: Simulation Performance Advisor，鏈接庫模塊的封裝，以及通過邏輯表達式控制有效變量　　Simulink: 除 LEGO174。 MINDSTORMS174。 NXT、Arduino174。、Pandaboard 和 Beagleboard 外，還為 Raspberry Pi? 和 Gumstix174。 Overo174。 硬件提供了內(nèi)置支持　　SimRF?: 針對快速仿真和模型加載時間的電路包絡(luò)求解器　　SimMechanics?: 發(fā)布了用于從 CAD 和其他系統(tǒng)導(dǎo)入模型的 XML 架構(gòu)　　Simulink Design Verifier?: 數(shù)組超出邊界檢查　　MATLAB 和 Simulink 的系統(tǒng)工具箱　　Communications System Toolbox?: Sphere 解碼器和 Constellation 框圖系統(tǒng)對象　　Computer Vision System Toolbox?: ViolaJones 對象檢測培訓(xùn)，F(xiàn)REAK 特征提取和其他新函數(shù)　　DSP System Toolbox?: 頻譜分析儀和邏輯分析示波器，以及時域示波器的觸發(fā)　　Phased Array System Toolbox?: 極化支持、數(shù)組錐化以及針對傳感器數(shù)組分析、波形分析和雷達方程計算的應(yīng)用程序　　代碼生成和實現(xiàn)　　Simulink Coder?: 減少了從 Stateflow174。 調(diào)用的 Simulink 函數(shù)的數(shù)據(jù)副本　　FixedPoint Designer?: 一款結(jié)合了 FixedPoint Toolbox? 和 Simulink Fixed Point? 功能的新產(chǎn)品　　HDL Verifier?: 從 MATLAB 生成 HDL 測試工作臺本章主要介紹了本課題基于的背景和同步電機的分裂以及各種電機所達到的最高水平，同時介紹了矢量控制的基本原理，在最后列出了本課題的一些基本內(nèi)容。 第2章 永磁同步電機數(shù)學(xué)模型及矢量控制原理本系統(tǒng)采用的電機是凸極面貼式永磁同步電機， 所示，其中為永磁磁極產(chǎn)生的與定子交鏈的磁鏈，是轉(zhuǎn)子磁鏈與定子A 相繞組軸線之間的電角度。永磁同步電機運轉(zhuǎn)時其定子與轉(zhuǎn)子處于相對運動狀態(tài)，永磁磁極與定子繞組，定子繞組與轉(zhuǎn)子之間的相互影響，導(dǎo)致永磁同步電機內(nèi)部電磁關(guān)系十分復(fù)雜，再加上磁路飽和等非線性因素，給建立電機的數(shù)學(xué)模型帶來了很大的困難[11]。為了簡化永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型，我們做以下假設(shè)：1）忽略電機磁路中鐵心的磁飽和；2）不計鐵心的渦流損耗與磁滯損耗；3）定子電樞繞組的空載電勢是正弦波；4）轉(zhuǎn)子上無阻尼繞組；5）永磁材料的電導(dǎo)率為零。永磁同步電機矢量控制中要用到的坐標系分為兩大類：一類是靜止坐標系，包括三相A、B、C 坐標系和兩相坐標系；另一類是旋轉(zhuǎn)坐標系，常用的是兩相坐標系。在功率不變的條件下，可以將永磁同步電機的各個物理量在靜止的三相A、B、C 坐標系和旋轉(zhuǎn)的兩相 坐標系之間進行相互轉(zhuǎn)換，所用到的變換公式為 (21)其逆變換為 (22)式中， 為電機的零序電流分量。因永磁同步電機的中心點不接地，所以有 (23)為簡化分析、降低方程系數(shù)，本文采用基于d ?q同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型。永磁同步電機在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的磁鏈方程和電壓方程可分別表示為：(24)（ (25) 式和分別為定子電流、電壓和磁鏈在軸和中 、軸上的分量； 和分別為直軸同步電感和交軸同步電感；為電機電角速度且（ 為電機極對數(shù)， 為電機機械角速度）； 為微分操作數(shù)，且； 表示定子電阻。由上面的公式可以推導(dǎo)出：電壓方程 （26） （27）磁鏈方程(28)式中， ,是永磁磁極產(chǎn)生的與定子交鏈的磁鏈。轉(zhuǎn)矩方程 （29）式中，為轉(zhuǎn)子極對數(shù)。運動方程 （210）（SVPWM） 傳統(tǒng)的SPWM 的控制目的是使逆變器的輸出電壓盡量接近正弦波，但是忽略了電流波形。然而，我們控制電機的最終目的是產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。根據(jù)這一目標，把逆變器和交流電機視為一個整體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器工作，這種控制方法稱為磁鏈跟蹤控制，磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，又稱電壓空間矢量PWM 控制。SVPWM 控制模式具有以下一些特點[11]：1）逆變器的一個工作周期內(nèi)分成6 個扇區(qū)，每個扇區(qū)相當于常規(guī)六拍逆變器的一拍。為了使電機旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形，每個扇區(qū)再分成若干個小區(qū)間。越短，旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓形，但的縮短受到功率開關(guān)器件所允許開關(guān)頻率的制約。2）在每個小區(qū)間內(nèi)雖有多次開關(guān)狀態(tài)的切換，但每次切換都只涉及一個功率開關(guān)器件，因而開關(guān)損耗較小。3）每個小區(qū)間均以零電壓矢量開始，又以零電壓矢量結(jié)束。4）利用電壓空間矢量直接生成三相PWM 波，計算簡便。5）采用SVPWM 控制時，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM 逆變器輸出電壓提高了15%。電壓空間矢量是按照繞組所加電壓的空間位置來定義的。為電角度互差120176。的三相電壓，其矢量相加的空間合成矢量是一個旋轉(zhuǎn)的空間矢量，并且幅值不變，是相電壓的3/2 倍[11]。在電源頻率不變條件下，合成的電壓矢量以電源角頻率為電氣角度作恒速旋轉(zhuǎn)。某一相電壓為最大值時，合成電壓矢量就落在該相軸線上。當交流電機由理想的三相正弦電源供電時，有 （211）式中， 為電源線電壓的有效值；為電源相電壓的有效值；為電源電壓的角頻率,。由于三相異步電動機的定子繞組矢量空間上互差分布，定義電壓空間矢量為 （212）式中， 為電壓空間矢量，考慮到不同的變換，k 可以取不同的值，如果功率不變，則電壓電流幅值不變等。為使合成空間矢量在靜止三相坐標軸上的投影和分矢量相等，可以將k 值取為2/3，（這也是Park 變化所采用的系數(shù)）。所以電壓空間矢量可以表示為 (213)將（）式中的值代入式（）可得理想電壓下電壓空間矢量 （214）式中， ； 可見理供電情況下，合成磁鏈空間矢量為幅值不變的圓形旋轉(zhuǎn)矢量。與電壓空間矢量相類似，定義磁鏈空間矢量為 （215）式中， 為磁鏈空間矢量，分別為電機三相磁鏈矢量的模值。 SVPWM的原理 中六個功率開關(guān)器件都以開關(guān)符號代替，其中的逆變器采用上、下管縱向換流，功率開關(guān)器件共有8 種工作狀態(tài)，如把上橋臂器件導(dǎo)通用 “1”表示，下橋臂器件導(dǎo)通用 “0”表示，則8 種狀態(tài)按照ABC 相序依次排列時可分別表示為100，110，010，011，001，101 以及111 和000。同時也就構(gòu)成了八種電壓空間矢量, , , , , , , , 所示。 三相逆變器異步電動機調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖 基本電壓空間矢量 所示，除了2 個零矢量之外，其余6 個非零矢量均勻地分布在復(fù)平面上。，這6 個模為 的矢量將復(fù)平面分為6 個扇區(qū)，對于任意扇區(qū)的空間矢量都是由該扇區(qū)兩邊的電壓空間矢量合成的。如果 在復(fù)平面上旋轉(zhuǎn)，就得到了三相對稱的正弦量[6]。但是受到開關(guān)頻率和適量組合的限制， 只能以某一速度旋轉(zhuǎn)，從而使矢量軌跡為一個類似圓形的多邊形軌跡，當PWM 的開關(guān)頻率越高，就軌跡越接近圓形。 空間矢量的扇區(qū)分布對于每一個電壓空間矢量， 求出各相的電壓值，再將各相的電壓值代入，可以求得電壓空間矢量的位置。下面以開關(guān)狀態(tài)為例，即開關(guān)導(dǎo)通，其余關(guān)斷。逆變電路的形式可以變?yōu)锽 相和C 相并聯(lián)后再和A 相串聯(lián)的形式，易得 。將其數(shù)值代入，可得。 不同開關(guān)狀態(tài)對應(yīng)的空間矢量表定子電壓空間矢量開關(guān)狀態(tài)A相B相C相矢量表達式 SVPWM的合成 所示，如果在III 區(qū)，就可以通過 來合成，根據(jù)矢量合成法則有： (216)式中，為矢量在一個開關(guān)周期中的持續(xù)作用時間；T 為PWM 開關(guān)周期。為零矢量的作用時間，則： (217)(218)在平面中， （219） (220)(221) 由式（）、式（）、式（）得： (222)當合成矢量位于其他扇區(qū)時，亦可以通過以上算法計算出相鄰兩個矢量的作用時間，依據(jù)以上算法不難發(fā)現(xiàn)，無論在哪個扇區(qū)，矢量作用時間都是一些固定值的組合。所以定義三個基本的時間變量。 (223)假如每個扇區(qū)的矢量作用時間按照矢量標號順序從小到大依次為,則可以得六個扇區(qū)的矢量作用時間， 所示。 每個扇區(qū)矢量和X ,Y ,Z 的關(guān)系作用時間1 2 T ,T 扇區(qū)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ在實際過程中會出現(xiàn)若給定電壓過大，就會出現(xiàn)過調(diào)制現(xiàn)象，即,對此，過調(diào)制時，我們采用式（）對, 進行調(diào)整。 （224）,為調(diào)整后的矢量作用時間。 SVPWM的扇區(qū)判斷 所示，可以采用下面的公式來對扇區(qū)進行判斷，在扇區(qū)判斷時，引入三個變量A、B、C： (225)設(shè)電壓空間矢量所在的扇區(qū)位置為N ,則N = 4C + 2B + A由此，我們可以得到扇區(qū)判斷表， 所示 電壓空間矢量扇區(qū)判斷表C賦值B賦值A(chǔ)賦值N扇區(qū)C=1否則C=0B=1否則B=0A=1否則A=0011Ⅲ001Ⅰ101Ⅴ100Ⅳ100Ⅵ111Ⅱ 七段式SVPWM的實現(xiàn)由于每個PWM 周期被分為七段，所以每個矢量作用時間也有所調(diào)整，這里， 引入三個時間變量,，并定義 (226)在六個扇區(qū)中由于作用的矢