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基于MATLAB/Simulink的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器的仿真.doc

基于MATLAB/Simulink的电压空间矢量脉宽调制(SV…

思念总给我无限的遐想
2017-10-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基于MATLAB/Simulink的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器的仿真doc》,可适用于战略管理领域

基于MATLAB/Simulink的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器的仿真基于MATLAB,Simulink的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器的仿真年第期《电机电器技术》计算机与自动控制基于MATLABSimulink的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器的仿真王潞钢,陈林康(广东工业大学,广州)摘要:介绍了电压空间矢量脉宽调制(SVPWb)技术,并对恒压频比且为同步调制时的SVpWbl,进行了细致的推导最后详细讨论了如何用MATLAB中的Simulink进行仿真的具体步骤关键词:逆变器电压空间矢量脉宽调制仿真SVPWMInverterSireulationBasedonMATLABSimulinkWANGLagang,CHENLinkAbstract:KspaperintroducesthespacevectorPwM(SVPWM),anddeducesitwhentheoutprequencyisproportionaltothelinevoltageandthemodulafonissynchronizedThesimulationbySimulinkinMATLABisdiscussedindetailKeywords:inve~ionSVPWMshm~fion中图分类号:TP文献标识码:A引言作为电力电子装置的核心技术,PWM技术被广泛地应用于变频调速电气传动中技术中应用最为普遍的是正弦脉宽调制(SPW'M)和电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)相比SPWM而言,SVP~'d具有更低的高次谐波和电压利用率高等优点,所以越来越受到人们的重视在控制系统通用计算机仿真软件中,MathWorks公司的MATLAB软件最为流行它的Simulink工具箱是一种优秀的仿真软件,具有模块化,可重载,可封装,面向结构图编程以及高度可视化等特性其最为显着的特点是,具有控制系统模型图形组态输入与仿真功能,只需在图形窗口画出所需分析,设计的控制系统方框图,软件本身就能对模型系统进行线性化处理与仿真这一特点使得一个非常复杂系统的仿真建模变得相当容易文章编号:)一OO值得指出的是,M丑ABSimLlink具有开放的编程环境,它允许用户开发自己所需的模块,可通过Sfunction模块和MATKM提供的模板,用ICt,aXAB或c语言程序来编出用户需要的复杂算法,比如SVPWM的算法个空间矢量三相电压源逆变器可由图l所表示的个开关元件来等效表示逆变器桥臂的上下开关元件在任何一时刻不能同时导通不考虑死区时,上下桥臂的开关呈互逆状态圉三相电压源逆变器模型u,v,W为输出的三相电压,以图l所示计算机与自动控制《电机电器技术》年第期刈磁链空间矢量空间矢量的幅值为:当为零矢量~~,(ooo)与()时Il当为其余的六种有效矢量时j~~,j亏亏udcT空间矢量的空间位置如图所示,两相邻有效矢量的夹角为~电压空间矢量脉宽调制《SVPWM)当三相电动机由三相对称余弦波电压供电时,根据文献可知,磁链为一顺时针旋转的圆形,起始点在如图所示的q轴的负方向,半径I{==ul~o()其中u为线电压,m为角速度有效矢量的空间分配图q轴负方向为旋转起点,顺时针旋转,可得出六种有效矢量对应的空间分配图,如图所示在磁链空间中,每范围内由图所示的两种相邻有效矢量线性合成SVPWM氨AlP…(in础AlP"O}},,)l)))图有效矢量的空间分配圈空间矢量作用时间的推导图如图所示,在一空间范围内,例取,矢量(),m矢量(),则Tf为矢量,作用时间,为矢量m作用时间本例中,设为磁链旋转起点所对应的角度,T为磁链旋转过角度时所对应的时间对三角形~ABC,由三角形正弦定理有五吾百芒五芒i({一中)一sin(中m(寻)耳第期《电机电器技术》计算机与自动控制其中西="=o',T面=uT丽={ITmAC一~,T可推导得:TkATsin({中)()Tm=kAin(~)()其中k=拒udc,代人式(j得k=u~Uao零矢量作用时阅To=TTjTm,其选取原则为选取使开关变化量最小的零矢量T的作用点(以表示)简单起见,如图所示需要注意下一段时问AT时,用的有效矢量的顺序相反了,为m矢量,矢量(如图所示)这两段作用时阔T称为一个矢量周期,开关频率fsVF控制且同步调制时空间矢量作用时间考虑变压变频VF控制时,不计电压补偿,输出频率f与线电压ul为比例关系(恒压频比):f=gUl其中g为比例系数,由此可容易推出:=V~ut一=蠹设N=fJf为载波比则k',T=gua=青,所由式(),()j,得:耻如(})()盏如(西)()取N为的倍数,此肘的SVqPWM为同步调制计算在,o范围肉的中值t其它范围母的计算同此):=詈专={吉={莆由上可知,值的大小只与N有关所以由式(),()可推得:保持"不变当输出频率f与U为比例关系,且为同步调制时,TI与T的大小仅与载波比N有关若f与'同步变化,则TI与Tm太小不变MATLAB仿真实现在整个MAABsimulink仿真过程中,只需要三个独立的输入变量:输出频率f,同步载波比N(一定要是的倍数),等效直流电压u这些都可以用恒值输出模块(ODDstailt)来手工赋值,可添加一个Sfunction模块来编程实现当N不是的倍数时的自动整定仿真步骤:T'a,取以享()为周期的单边三角渡为时向基数,如图所示可用MATLAB中的Sfunction模块来自行构造,例程如下:在Sfunction模块附带的模板中的函数functionsys=mdloutputs(t,x,u)里添加:'=floor(())sys=tn*即可实现图的三角载波计算机与自动控制《电机电器技术》年第期b,在一个作用周期T完成后,按公式(),()计算rl,的值c,用一开关变量(例如,设定onoff=或)来实现:在下一段作用周期来临时,做出如图所标出的有效作用矢量顺序的自动切换d,当时间来临时,判断上一时刻的有效输出(用状态量来保存),从而确定输出的零矢量是()还是,,,it()e,每隔磁链空间印,即N个r口后,按表()换取一对有效矢量此时中重新置零,则,T,L的值仍可按公式(),()来计算此时运行Simulink时,MAAB的Coinmaud窗口会提示正在使用的是离散时间解题器(dieretetimesolver)推荐使用固定步长(fixedstep),可以估算一下,例取f=,,=lkHz时,最小的有效矢量的持续时问为,若选用变步长(variablestep),最大步长(maxstepsize)选用auto时,若平滑因子refinefactor不是足够的大时,会出现丢失有效矢量的现象,所以固定步长虽然速度慢一些,但设定的恰当,肯定不会出现丢失有效矢量的现象取f=(】,N=,图为,秒问,开关sasbs的输出图形:S一SbS囝f,若对图的三个输出加上三个积分器,进行变换后,可绘出svPwM所形成的圆形磁链轨迹因为此时整个仿真系统是由离散系统与连续系统的合成的混合系统,推荐在固定步长(fLxedstep)中选取odel(euler)即可仍取f=Hz,N=,磁链如图O囝g,选用静止B建立起来的电动机等效模型,电机参数:极对数P=,L=H,Lt=H,=H,=n,R=,转动惯量J=k~取f=Fh,N=,g=,U=V,恒转矩负载TL=Nm,可得出转速曲线图t)圈结论本文对电压空间矢量调制(SVPWM)在恒压频比且为同步调制时进行了细致的推导并详细讨论了如何用MATLAB中的Simulink进行仿真的步骤与注意事项,所得出的SVPWM输出开关图,磁链图,转速曲线图等都与实际相吻合,具有很高的参考价值参考文献:吴守箴等电气传动蚋脉宽调制技术机械工业出版杜YmaraiNewPvnnmethodforfullydigitledinvertemIEEETRANSIA:施阳国等语言精要厦动态仿真工具SIMELINK西北工,l大学出版牡口

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