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七段式算法的空间电压矢量生成方法.pdf

七段式算法的空间电压矢量生成方法

飘叶
2010-12-17 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《七段式算法的空间电压矢量生成方法pdf》,可适用于IT/计算机领域

©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet七段式算法的空间电压矢量生成方法李 桃,张昆仑(西南交通大学磁浮列车与磁浮技术研究所,四川成都 )摘 要:以矢量控制的异步电机控制思想,搭建了基于MATLABSIMULINK的仿真模型,详细分析了七段式空间电压矢量的生成方法及其在控制过程中如何实现的圆形磁通轨迹的逼近,并讨论了实现过程中的电机响应速度。关键词:电压空间矢量矢量控制响应速度Abstract:Thispaperbuildsacontrollingasynchronousmachinemodelbyvectorcontrolmethodbasedonmatlabsimulink,analyzestheSVPWMproducemethodofsevensectsandthemeansoffluxbeingclosetoroundness,discussestheresponsespeedofmachineKeywords:SVPWMvectorcontrolresponsespeed中图分类号:TM 文献标识码:A 文章编号:()  在采用矢量控制的异步电机的控制过程中,空间电压矢量(SVPWM)法与传统的SPWM方法相比,其谐波电流和转矩脉动都更小,直流电压利用率提高。但是要有效的控制电机磁通轨迹,通常要解决如何选择电压矢量如何确定每个电压矢量的作用时间如何确定每个电压矢量的作用次序三个问题。由于空间电压矢量PWM生成的算法很多,有三段式、七段式、比较判断式等,下面给出七段式的控制算法。 七段式控制算法该方法是把空间电压矢量脉宽调制按传统的正弦脉宽调制方法处理,它相当于SPWM中的规则采样法,它的实现方法与规则采样法类似。如前所述,在选择空间电压矢量时,为了减小逆变器开关元件的开关损耗,必须使相继的两个空间电压矢量在交替地工作,逆变器仅有一个支路的开关元件产生通断动作。选择的另一个原则是,在一个开关周期内的平均空间电压矢量应等于参考空间电压矢量,使平均空间电压矢量跟随参考空间电压矢量。如图所示,可以把空间电压矢量所在空间划分成六个扇区。按上述原则,在扇区中能选择的空间电压矢量及其顺序为:UUUUUUUU,其它扇区的选择方法类似。图 扇区分布图  图是扇区中空间电压矢量U和U的合成图。假定在一个开关周期内Uref不变,U作用的总时间为T,U作用的总时间为T,为使U和U合成的效果等同于Uref,那么:Uref·T=U·TU·T()假设:TZ=T()  则式()成为:Uref·TZ=U·TU·T()将式()变换到直角坐标系上,可以写成:T·Ud·T·Udcos°sin°=TZ·Ud·a·cosγsinγ()··第卷第期年月四川电力技术SichuanElectricPowerTechnologyVol,NoOct,©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet≤γ≤°  a=|Uref|Ud()图 电压矢量合成图  解式()得:T=TZ·a·sin(°γ)sin°()T=TZ·a·sinγsin°()T=T=TZTT()  对于其它扇区,上式同样成立。通过上述分析,当已知定子频率及调频比,开关周期T及TZ就可以计算出来。然后,按所要求的参考电压及相应的γi角计算出每个开关周期内各空间电压矢量的作用时间T、T、T和T,根据每个扇区的选择顺序,即可产生相应的脉宽调制波。 零矢量的插法及分割法因为零矢量作用时定子磁链静止不动,所以选择零电压矢量状态U或U的根据是空间电压矢量一次只能移动一个数字位的距离,即可以从变为,而不能从变到。当空间电压矢量每次移动两位或三位数字距离时,逆变器的输出电压脉冲中就会出现反向性脉冲,导致反向转矩。同时采用空间电压矢量PWM在低速时,开关频率降低,系统电流谐波以及转矩脉冲变大,其物理意义是由于控制周期变长,零矢量每次作用时间太长,控制不及而引起的。通过对零矢量分割成若干个零矢量,然后将它们均匀地插入到非零矢量中去。为保证控制的有效及简单性,插入零矢量时应满足以下条件,即在每个周期内:①劈开的零矢量作用时间之和不变②被分割开的非零矢量作用时间之和不变③每隔一段时间插入一个零矢量④零矢量的插入应以减少开关动作次数为原则。通过零矢量的分割,每个零矢量的作用时间变短了,相当于减少了控制周期和磁链相位畸变,这样磁链矢量在空间中走走停停地较为均匀了,减小了电机损耗,有效地控制了低速转矩脉动。图 零矢量分割方法 仿真算法根据前面的七段式生成空间电压矢量的方法,下面给出具体的仿真算法及仿真图。在这个仿真系统中,SVPWM模块包括以下几个部分:()判断参考电压矢量Uref所在的扇区。需要的已知量为参考电压矢量Uref在二维静止坐标系α轴、β轴的分量Uα、Uβ以及PWM的计算周期TS。通过分析Uα、Uβ的关系,可以得到如下的规律。①如果Uβ>,则使A=,否则A=。②如果UαUβ>,则使B=,否则B=。③如果UαUβ>,则使C=,否则C=。可以得到扇区号:N=ABC。图 空间电压矢量扇区分配图  ()计算在不同扇区内两个相邻电压矢量的作用时间X、Y、Z。不同扇区的两个相邻非零矢量的作用时间可以归纳为个值X、Y、Z的计算:··第卷第期年月四川电力技术SichuanElectricPowerTechnologyVol,NoOct,©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet图 控制系统的仿真模型X=UβTSUdY=(UβUα)TSUd()Z=(UβUα)TSUd  对于不同的扇区,按表取值。表 六个扇区矢量作用时间分配表扇区号TZYZXXYTYXXZYZ  ()考虑时间饱和的T′和T′。T和T赋值后,还要对其进行饱和判断。若TT>TS,则取:T′=T·TS(TT)T′=T·TS(TT)()  ()计算空间电压矢量切换点Ta=(TST′T′)Tb=TaT′()Tc=TbT′表 六个扇区比较器定时值扇区号TaonTbTaTaTcTcTbTbonTaTcTbTbTaTcTconTcTbTcTaTbTa 仿真分析根据以上仿真算法,用Simulink进行建模:系统仿真是在上述仿真模型上进行仿真的,电机的相关参数为:RS=Ω,Rr=Ω,LS=()mH,Lr=()mH,Lm=mH,P=,J=kgm,B=Nmsecrad,TL=Nm。仿真波形见图~图:图 转子磁通在αβ轴上的波形··第卷第期年月四川电力技术SichuanElectricPowerTechnologyVol,NoOct,©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet图 定子电压、电流响应曲线图 电磁转矩、转子速度响应曲线 结 论从上面的仿真结果可以得出如下结论:转子磁通在αβ轴上有平滑的正弦曲线该系统具有较好的动、静态响应。对外部给定的速度值变化反应灵敏,从静止状态到达给定的转速时间只需零点几秒。在稳态的时候,实际转速和给定转速几乎没有误差,波动很小。参考文献 薛定芋,陈阳泉基于MATLABSimulink的系统仿真技术与应用M北京:清华大学出版社, 张 皓,续明进,杨 梅高压大功率交流变频调速技术M北京:机械工业出版社, BimalKBose现代电力电子学与交流传动M北京:机械工业出版社,作者简介李 桃,男,生于年,硕士研究生,电力电子与电力传动专业,主要研究方向电气传动。张昆仑,男,西南交通大学博士生导师。(收稿日期:)(上接第页)J电力系统自动化,,(): 王守相,王成山配电系统节点优化编号方案比较J电力系统自动化,,(): 罗 军,于歆杰基于遗传算法的稀疏节点优化编号方法J电网技术,,(): 王 丹,常宝立一种用于配网潮流计算的节点编号新方法J电力系统及其自动化学报,,(): 彭春华,徐雪松基于蚁群算法的电力网络节点编号多方案优化J电力系统及其自动化学报,,(): 徐得超,李亚楼,郭 剑,于之虹,金 丽消去树理论及其在潮流计算中的应用J电网技术,,(): 赵 强,董朝霞用邻接多重表实现节点优化编号J电力系统及其自动化学报,,():(收稿日期:)··第卷第期年月四川电力技术SichuanElectricPowerTechnologyVol,NoOct,

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