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电压空间矢量脉宽调制原理.doc

电压空间矢量脉宽调制原理

借花献佛真好
2017-10-14 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电压空间矢量脉宽调制原理doc》,可适用于综合领域

电压空间矢量脉宽调制原理达正花()西北师范大学物理与电子工程学院,甘肃兰州摘要:介绍了电压空间矢量的基本原理,分析计算了调制信号的特点和输出电压,并进行了数字实现和在MATLABƒSIMULINK下仿真关键词:空间矢量脉宽调制逆变器仿真()中图分类号:文献标识码:文章编号:TMAThePrincipleofSpaceVoltageVectorPWMDAZhenghua(),,,CollegeofPhysicsandElectronicsNorthwestNormalUniversityLanzhouChinaAbstract:TheprincipleofthespacevoltagevectorPWMisintroducedModulationsignalsandoutputvoltagesarecalculatedandanalyzedTheresultsofitssimulationinMATLABSIMULINKareshownƒKeywords:SVPWMinvertersimulation近年来电机的空间矢量理论被引入到逆变器及,在这种情况下,空间矢量在任幅和频率的正弦曲线何时间内维持幅值,随着时间的增加,空间矢量的相()其控制中,形成和发展了空间矢量PWMSVPWM角也开始增加,因而矢量将以和正弦曲线相同的频控制思想其原理就是利用逆变器各桥臂开关控制率旋转信号的不同组合,使逆变器的输出电压空间矢量的运行轨迹尽可能接近圆形电压空间矢量原理空间矢量定义对于三相电压型逆变器图而言,电机的相电根据电工学原理,正弦量可以用复数形式表示,压依赖于它所对应的逆变器桥臂上下功率开关的状即在复平面上用一个旋转向量在虚轴上的投影来表态三相桥式电压型逆变器共有=种开关状示,也可以用极坐标形式来表示空间矢量和极坐态为了表示方便对开关状态作如下定义:设某种状标类似,都是通过幅值和相角表示但是应当注意态为,,,即从前至后依次表示,,相桥SaSbScSABC的是空间矢量不是极坐标系,极坐标表示了随时间变化的单一正弦曲线而空间矢量表示了个在空间中独立存在的随时间变化的量如果这个量的和为零,且之间相差,那么这个量就可以表示为一个空间矢量由于三相相电压和为零,可以通过下面公式将个量转化为一个空间矢量VsΠΠτjjj()()()()()=VstVanteVbnteVcnte(由上式可以看出空间矢量由个方向的量,ΠΠ臂开关状态,此外,由于对每一桥臂其上下两个功率相应的电压空间矢量如图所示种状态下各种,当上桥臂导通用“表”示,下桥臂导管是互补开关电压如表通用“表示”由图可得)(VboVco,Van=Vao()()V=bnVboVaoVco,)(V=VcncoVboVao,于是种状态下的电压矢量为:kjΠVek=,,,,,DC,()==VxVΑjVΒ图电压空间矢量k=,,表各开关状态下对应的各种电压开关状态各种电压VVVVVVV矢量VABCaobocoanbncnsΑsΒVVVDCDCDCτVVDCVVDCVVDCVVVτDCDCDCDCDCVVDCVVVVVDCVVDCDCDCDCτDCDCVVVVVVVVDCDCDCDCDCDCDCτVVVVVVVVDCDCDCDCDCDCDCτVVDCVVVVVVVDCDCτDCDCDCDCDCVVDCVVVVVVVDCDCDCDCDCDCDCτVVVVDCDCDCτVτ假设参考向量在电压向量空间以角速度VsrefΞs其中:Ts为系统PWM周期,T为V作用时间,Tτ为作用时间,为,作用时间VTVV均匀旋转,当在空间向量的区间时如图,其Vsref由图可以得出:TsT=()VsΑrefVsΒref,VDC()TsT=V,sΒrefVDC同样可以计算出在其它扇区内空间矢量作用的Vsref时间Tskk))((T=ΠcosΠ,sinVsΑrefVsΒref图第三扇区矢量Tskk())(T=sinΠVsΑrefcosΠVsΒref,ττ(等效开关时间由平均值等效原理即使向量,VV()T=TTT,线性组合并恰好等于理想电压向量在此区间中点的s其中=,)k值得T=TTT,s的数字实现SVPWM()τTTττsΒref实时实现sref需要进行以下计算:由表可得出各个扇区作用时间脉冲工作波VV形,第三扇区波形如图由二相三相坐标变换可得V=V,asΒref)(V=VsΑrefVsΒref,b()()Vc=VsΑrefVsΒref确定矢量所在扇区由表可知:()如果a>,则=,否则=VAA()如果>,则=,否则=VbBB()如果>,则=,否则=VcCC则扇区号=NABC确定相邻两矢量作用时间图第三扇区切换时间及调制信号各扇区作用时间前面已作讨论,但未讨论饱和()情况若出现饱和<则取TsTT调制信号及输出电压分析SVPWM()()ƒ,=ƒ=TsTTTTTsTTTT调制信号现令()脉宽调制是用一定频率ƒ和幅值SVPWMTsVTƒV,X=sΒrefDC()ƒ的等效时间三角波去调制个输入时间Ts)(Y=VsΒrefVsΑrefTVDC,ƒ(),,TcmTcmTcm(输入未饱和时,矢量在正六边形内切圆内即()Z=VsΒrefVsΑrefTƒVDC,VDC)或<当VV=TTTsrefrefVsrefsΑsΒ则各扇区相邻两矢量作用时间如表所示VDC表,时间赋值TT时有sref=V扇区号kΠΠ时间ƒt())(T=cosΗ,TsaKVKITZXYZYXkΠΠTYXXZYZ((()))T=TscosΗ,b注:空间矢量逆时针旋转,表示前一矢量,表示后一矢量TTΠk))((T=TcosΠΗcs确定比较器的切换点为了使输出脉宽调制波形对称,把每个矢量作其中:=,,,,,k用时间一分为二,零矢量作用时间等分给两个零矢此时调制波,,是三相马鞍形,TcmTcmTcm量,定义:所以它具有优化三相马鞍形逆变器的优点VVPWM())(=ƒ=ƒ,TaTTsTTs方式直流电压利用率可以提高,基较SPWM()=ƒ,TbTaT波频域不存在谐波,因此不会存在低次谐波干扰基()=ƒ,TcTbT波问题、、这样可计算出空间矢量比较器切换点TcmTcm输入饱和时,矢量在正六边形内切圆与外接圆如表所示TcmDCV(之间即VV,、取饱和时SΑsΒVDCTT表空间矢量比较器开关切换时间表扇区号)情况这时调制波是切顶马鞍形波当超过外接圆切换时间ƒt调制时调制波是梯形波,它具有三相梯形波PWMTcmTbTaTaTcTcTb的特点在输入饱和的情况下,虽然直流电压利用TTTTTTTcmacbbac率提高,但由于调制信号不是由三角波截取而TcmTcmTcTbTcTaTbTa本是马鞍形的载波进行限幅切顶得到的所以较调Π()|sinΗ=V|absrefV制信号为梯形波的情况含有较高的谐波分量,此缺())(VsinΗ||V=srefbc点将引起电动机的力矩脉振增大可通过补偿法来Π)(V=|Vsref|sinΗca抑制谐波干扰输出电压由此可以看出,空间矢量脉宽调制逆变器输出在任意的给定时刻,投影的电压向量都落在的相电压波形为马鞍形,而其线电压为正弦波当个区的其中之一这样,对任何周期,通过两PWM电压利用,为内切圆时调制度M=TcmxTs=ƒVDC个相邻基本向量上的两个向量元素的向量和就可以V||sref估算出来:=()率为=,而PWM的电压TVXTVXTORVV()DCDC=VoutTTssTs利用率只有对:相电压表达式为A调制信号及输出电压仿真波形Π))((和扇区,|Vsref|cosΗ通过上面的讨论可在ƒMATLABSIMULINK得到调制信号及输出线电压仿真波形如图所示)(()=VcosΗ,和扇区||Vasref从仿真波形可以看出,空间矢量脉宽调制的调制信Π)(()|V|cos和扇区,srefΗ号为马鞍形或切顶马鞍形,电压利用率高,其结果和线电压为:理论分析一致图调制信号及输出线电压波形Tcm()为了进一步减少谐波损耗和转矩脉动可采结论取多电平SVPWM()通过对调制信号的分析看出,在相同的直参考文献:流母线电压下,采用方式有效的扩展VDCSVPWM刘凤君编正弦波逆变器M北京:科学技术出版社,ErwanSimonImplementationofaSpeedFieldOrientedCon了逆变器输出基波相电压的线性范围,使得逆变器trolofphasePMSMMotorusingTMSFRTexas在线性调制范围内输出最大基波相电压是传统的,InstrumentsApplicationReportSPRA的倍能更好的利用电源电压PWM杨贵杰,孙力,崔乃政,等空间矢量脉宽调制方法的研究J()容易数字实现,在以DSP为核心数字矢量()中国电机工程学报,,:控制交流电机系统中,由于DSP快速运算和数据处程善美,姜向龙,孙文焕,等环境下空间矢量SIMULINK理能力,完成时间很少,便于实时处理SVPWM()的仿真电气自动化,,:PWMJ作者简介:)(达正花,女,甘肃省永登人,年西北师范大学获理学学士,现为西北师范大学物理与电子工程学院级在读教育硕士,兰州教育学院讲师,主要从事电子信息技术与物理教学研究file:D|新建MicrosoftWord文档txtdf机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlkjsdfljklem,xmv,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:D|新建MicrosoftWord文档txt::

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