基于MATLAB/SIMULINK的SVPWM交流電機雙閉環調速系統建模與仿真

朱怡迪

（東北林業大學，黑龍江哈爾濱，150040）

1 SVPWM控制技術基本原理

1.1 空間電壓矢量

經分析可知空間電壓矢量

us為一個幅值為相電壓幅值的倍的空間矢量，它以電源角頻率1ω在空間作恒速旋轉，合成電壓矢量落在電壓為最大值的相的軸線上。

逆變器有八種工作狀態，則可以得到八個基本空間矢量，其中兩個矢量為零矢量，六個為有效工作矢量。

據矢量合成原理，兩個有效工作矢量可以合成任意一個電壓矢量refU ， 若要計算出相應的脈沖寬度，只需分別算出這兩個有效工作矢量的作用的時間。這樣即可實現變壓變頻控制。

圖1 三相逆變器-異步電動機調速系統主電路原理圖

1.2 時間計算

Uref位于第一扇區，可由有效工作矢量 U1和 U2線性表出。以下各式中，在一個開關周期 Ts中，t1為 U1的作用時間，t2為 U2的作用時間，Uref與扇區起始邊的夾角為θ，根據平行四邊形法則有：

解得：

其余時間用零矢量 U0或 U7來填補，零矢量作用時間：

空間電壓矢量有很多不同的合成方法，為減少開關損耗及諧波量，采用零矢量分散法。

1.3 確定電壓矢量所在扇區

定義A、B、C三個變量，這三個變量等于0或1時定義為下列含義

A=0時，refU 在1,2,3扇區，A=1時，refU 在4,5,6扇區，

B=0時，Uref在1,5,6扇區，A=1時，Uref在2,3,4扇區，

C=0時，Uref在3,4,5扇區，C=1時，Uref在1,2,6扇區，

則通過分析，可得出如下規律∶

當Uβ＞0時，A=1,否則A=0；

當Uβ＜Ua時, B=1,否則B=0；

當Uβ＜ ?Ua時, C=1,否則 C=0。

其中 Ua與Uβ為坐標變換后α 軸和 β 軸的分量。

定義 N 的值如下式∶

表1 N的值與扇區的對應關系

為方便運算和表示，定義X,Y,Z分別如下：

則Uá位于不同扇區時對應的相鄰矢量作用時間t1和 t2可用XYZ表示，具體如表2所示：

表2 與參考電壓相鄰兩電壓矢量的作用時間用XYZ表示

當 t1+ t2＜1時，則需要引入零矢量來補足剩余時間。

定義矢量切換點：

Uref位于不同扇區時a、b、c三相每相橋臂開關的切換時間點記為：Tcma, Tcmb, Tcmc。

表3 不同扇區a、b、c三相相應的開關切換點

2 系統建模

如圖2。

3 仿真結果及分析

如圖3。

4 結論

根據 SVPWM 和雙閉環的基本原理，在 MATLAB/SIMULINK環境下，構建了基于SVPWM交流電機雙閉環調速系統建模與仿真模型，仿真結果表明，系統具有良好的動態性能和靜態性能，從而驗證了SVPWM和雙閉環方法的有效性，為實際電機控制提供了參考。

從而驗證了SVPWM和雙閉環方法的有效性，為實際電機控制提供了參考。

圖2 SVPWM交流電機雙閉環調速系統整體模型

圖3 仿真結果

[2]徐靜,阮毅.陳伯時.異步電機按定子磁場定向的轉差頻率控制[J].電機與控制學報,2003,7（l）：1-4.

[3]郭伽.基于Matlab的SVPWM逆變器的仿真研究［J］．儀表檢測與分析監測，2010，( 4) : 24 ～ 26．