三相異步電機(jī)svpwm變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-07-26 19:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 4所示的電壓空間矢量定義可知，空間八個(gè)基本電壓矢量U組成一個(gè)六邊形，分六個(gè)扇區(qū)，其中有兩個(gè)位于原點(diǎn)的零矢量，即U0(000)、U7(111)。而其它的六個(gè)矢量稱為基本矢量，即U1（001）,U2（010），U3（011）,U4（100）,U5（101）,U6（110），且有效矢量長(zhǎng)度均為2Ud/3。零矢量位于原點(diǎn)，相鄰非零矢量的夾角為60度。從一個(gè)電壓空間矢量旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)矢量的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)遵循功率器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化最小的原則，即應(yīng)當(dāng)只有一個(gè)功率器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化。利用這8種電壓矢量的線性組合，就可以獲得更多的與基本空間矢量相位不同的電壓空間矢量，最終構(gòu)成一組等幅不同相的電壓空間矢量，疊加形成盡可能逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁鏈圓。SVPWM的理論基礎(chǔ)是平均值等效原理，即在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)通過(guò)對(duì)基本電壓矢量加以組合，使其平均值與給定電壓矢量相等。相鄰兩非零矢量和零矢量在時(shí)間上的不同組合，可以得到該扇區(qū)內(nèi)的一組等幅不同相的空間電壓矢量U*ref。三個(gè)矢量的作用時(shí)間可以一次施加，也可以在一個(gè)采樣周期內(nèi)分多次施加，這樣更有利于消除電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。通過(guò)控制各個(gè)電壓矢量的作用時(shí)間，使空間壓矢量接近圓軌跡旋轉(zhuǎn)，就可以使電機(jī)磁通也逼近圓軌跡。 電壓空間矢量合成 由于變換器實(shí)際所能產(chǎn)生的矢量(基本矢量和零矢量)有限，不可能輸出角度連續(xù)變化的空間矢量。為獲得旋轉(zhuǎn)的電壓空間矢量，只有利用各矢量的作用時(shí)間的不同來(lái)等效合成所需要的矢量。在一個(gè)正弦周期內(nèi)所產(chǎn)生的合成矢量越多，意味著開(kāi)關(guān)頻率越高。按照平行四邊形法則，利用這8個(gè)空間矢量可以合成任意的電壓矢量，由圖24，以第一扇區(qū)為例，根據(jù)平均值等效原理可得根據(jù)三角形的正弦定理有式中，α參考矢量與該扇區(qū)第一矢量的夾角，0α600； Ts開(kāi)關(guān)周期；m調(diào)制系數(shù)；T4開(kāi)關(guān)矢量U4的作用時(shí)間；T6開(kāi)關(guān)矢量U6的作用時(shí)間；T0零矢量的作用時(shí)間。為了保證平均值等效原理的有效性，應(yīng)該滿足T4+T6≤Ts，該條件保證了輸出波形無(wú)畸變，也決定了SVPWM的最大輸出限定。由U4=2Ud/3，U6=（1/2+j /2）(2Ud/3)，進(jìn)一步得到對(duì)應(yīng)虛部和實(shí)部相等可得到其中，0≤θ≤π/3。雖然用兩個(gè)矢量UU6以圖24所示可以 合成U*ref，但是（T4+T6）不一定會(huì)和Ts相等，若不相等，則磁鏈追蹤的速度，也就是PWM波的基波頻率也就不等于所要求的頻率f。由于零矢量的作用不會(huì)改變磁鏈圓形軌跡的形狀，只是使磁鏈停止不前，改變的是磁鏈的變化速度。因此可以用零矢量來(lái)調(diào)節(jié)作用時(shí)間，以使UU6矢量作用產(chǎn)生的磁鏈的角速度正好等于=2πf。式（）中，當(dāng)TT6不足時(shí)，插入零矢量補(bǔ)足，一般地，有：式中、U7的作用時(shí)間。其它扇區(qū)的調(diào)制算法與第一扇區(qū)完全相同。定義幅度調(diào)制比m為：電壓空間矢量調(diào)制的線性調(diào)制約束條件是：綜合式()至()可得：以上三式對(duì)于任何θ都應(yīng)成立。而/2≤cos(π/6θ)≤1 （）因而幅度調(diào)制比m的最大值為1，也就是說(shuō)逆變器輸出相電壓的極限峰值是Ud/。反應(yīng)在矢量圖上，最大電壓空間矢量的軌跡就是圖24所示的正六邊形的內(nèi)切圓。傳統(tǒng)的SPWM最大相電壓峰值是Ud/2，%。以上推導(dǎo)過(guò)程與矢量發(fā)送順序和k值無(wú)關(guān)，因此直流電壓利用率高是SVPWM的本身特性。無(wú)論以何種方式產(chǎn)生SVPWM波形，只要滿足式()、（），它們的電壓利用率都是一樣的。進(jìn)一步計(jì)算可知，m取1，也就是SVPWM輸出最大時(shí)，線電壓峰值等于Ud，已經(jīng)達(dá)到直流母線電壓。再增加就不是線性調(diào)制了，所以SVPWM的直流電壓利用率是最高的。 電壓空間矢量所在扇區(qū)的判斷本文SVPWM的調(diào)制，是將電機(jī)兩維靜止坐標(biāo)α、β坐標(biāo)系上的兩個(gè)正交電壓向
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