基于PSIM永磁同步電機空間矢量控制仿真研究

楊明國 , 壽海明

基于PSIM永磁同步電機空間矢量控制仿真研究

楊明國1, 壽海明2

（1. 海軍駐武漢船用電力推進裝置研究所軍代室，武漢 430064；2. 海軍裝備研究院，北京 100161）

SVPWM具有線性范圍寬、諧波少、開關(guān)損耗小、電壓利用率高等優(yōu)點，在新型永磁同步電機控制系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。本文分析了SVPWM基本原理及實現(xiàn)過程，并在PSIM軟件平臺上進行建模仿真。

SVPWM 永磁 空間矢量仿真

0 引言

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機控制理論和稀土永磁材料的發(fā)展，永磁電機得以迅速的推廣應(yīng)用。永磁同步電機的控制方法有很多種，其中空間矢量脈寬調(diào)制因其具有電流諧波含量少、開關(guān)次數(shù)少、電壓利用率高和易于實現(xiàn)數(shù)字化等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于永磁同步電機控制系統(tǒng)。

1 SVPWM的基本原理

三相電壓型逆變器供電的交流調(diào)速系統(tǒng)主電路簡圖如圖1所示，電機的電壓依賴于對應(yīng)橋臂開關(guān)管的狀態(tài)。當逆變器采用雙極性調(diào)制時，上下開關(guān)管的狀態(tài)互補，因而逆變器的六個開關(guān)管有八個開關(guān)狀態(tài)，如圖2所示，其中包括六個非零矢量（U1到U6）和兩個零矢量(U0和U7)，非零矢量模量為，為直流母線電壓。

SVPWM的基本原理就是在每一個采樣周期內(nèi)利用若干基本電壓矢量合成任意給定的輸出參考電壓U*。以第3扇區(qū)為例，輸出參考電壓可由兩個非零矢量U4、U6和零矢量來合成。由伏安平衡法則和矢量合成的平行四邊形法，利用三角形的正弦定理，可得兩個矢量的作用時間：

兩個零矢量作用時間：

在每個周期內(nèi)為使逆變器輸出波形對稱，把每個基本矢量都一分為二，同時U0和U7的作用時間相同，參考電壓位于第3扇區(qū)時，一個調(diào)制周期內(nèi)的電壓矢量作用次序為：U0—U4—U6—U7—U6—U4—U0，如圖3所示。

2 SVPWM的實現(xiàn)

扇區(qū)判斷：

在扇區(qū)確定之后，就是按下式計算時間和按表2確定各個基本矢量作用時間。

3 系統(tǒng)建模及仿真結(jié)果

從仿真結(jié)果可以看出，永磁同步電機空間矢量控制系統(tǒng)啟動快、轉(zhuǎn)矩脈動小、轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)。

4 結(jié)束語

在PSIM軟件平臺上，很容易實現(xiàn)永磁同步電機空間矢量控制系統(tǒng)仿真。

通過在PSIM軟件平臺上進行永磁同步電機空間矢量控制系統(tǒng)仿真，可以對SVPWM理論有進一步的認識和理解。為實際系統(tǒng)提供參數(shù)作為參考，優(yōu)化各個PI調(diào)解器參數(shù)。

[1] 閻治安. 電機控制中電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法的探究. 西安交大學(xué)報, 2006.

[2] 何繼愛 .永磁同步電機空間矢量控制系統(tǒng)的仿真. 電力系統(tǒng)及自動化學(xué)報, 2005.

[3] 王建寬. SVPWM技術(shù)的理論分析及仿真 .微特電機, 2006.

[4] 湯蘊璆,史乃. 電機學(xué).北京：機械工業(yè)出版社，2003.

Simulation of PMSM Controlled by SVPWM on PSIM

Yang Mingguo1, Shou Haiming2

(1. Naval Representatives office in Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China；2. Navy Academy of Armament，Beijing 100161，China)

TM921

A

1003-4862（2014）09-0036-02

2014-07-15

楊明國（1966-），男，高級工程師。研究方向：機電一體化。