基于MATLAB/SIMULINK的SVPWM交流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真

朱怡迪

（東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱，150040）

1 SVPWM控制技術(shù)基本原理

1.1 空間電壓矢量

經(jīng)分析可知空間電壓矢量

us為一個(gè)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(zhuǎn)，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(tài)，則可以得到八個(gè)基本空間矢量，其中兩個(gè)矢量為零矢量，六個(gè)為有效工作矢量。

據(jù)矢量合成原理，兩個(gè)有效工作矢量可以合成任意一個(gè)電壓矢量refU ， 若要計(jì)算出相應(yīng)的脈沖寬度，只需分別算出這兩個(gè)有效工作矢量的作用的時(shí)間。這樣即可實(shí)現(xiàn)變壓變頻控制。

圖1 三相逆變器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖

1.2 時(shí)間計(jì)算

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

解得：

其余時(shí)間用零矢量 U0或 U7來填補(bǔ)，零矢量作用時(shí)間：

空間電壓矢量有很多不同的合成方法，為減少開關(guān)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(qū)

定義A、B、C三個(gè)變量，這三個(gè)變量等于0或1時(shí)定義為下列含義

A=0時(shí)，refU 在1,2,3扇區(qū)，A=1時(shí)，refU 在4,5,6扇區(qū)，

B=0時(shí)，Uref在1,5,6扇區(qū)，A=1時(shí)，Uref在2,3,4扇區(qū)，

C=0時(shí)，Uref在3,4,5扇區(qū)，C=1時(shí)，Uref在1,2,6扇區(qū)，

則通過分析，可得出如下規(guī)律∶

當(dāng)Uβ＞0時(shí)，A=1,否則A=0；

當(dāng)Uβ＜Ua時(shí), B=1,否則B=0；

當(dāng)Uβ＜ ?Ua時(shí), C=1,否則 C=0。

其中 Ua與Uβ為坐標(biāo)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(qū)的對應(yīng)關(guān)系

為方便運(yùn)算和表示，定義X,Y,Z分別如下：

則Uá位于不同扇區(qū)時(shí)對應(yīng)的相鄰矢量作用時(shí)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(shí)間用XYZ表示

當(dāng) t1+ t2＜1時(shí)，則需要引入零矢量來補(bǔ)足剩余時(shí)間。

定義矢量切換點(diǎn)：

Uref位于不同扇區(qū)時(shí)a、b、c三相每相橋臂開關(guān)的切換時(shí)間點(diǎn)記為：Tcma, Tcmb, Tcmc。

表3 不同扇區(qū)a、b、c三相相應(yīng)的開關(guān)切換點(diǎn)

2 系統(tǒng)建模

如圖2。

3 仿真結(jié)果及分析

如圖3。

4 結(jié)論

根據(jù) SVPWM 和雙閉環(huán)的基本原理，在 MATLAB/SIMULINK環(huán)境下，構(gòu)建了基于SVPWM交流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真模型，仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能和靜態(tài)性能，從而驗(yàn)證了SVPWM和雙閉環(huán)方法的有效性，為實(shí)際電機(jī)控制提供了參考。

從而驗(yàn)證了SVPWM和雙閉環(huán)方法的有效性，為實(shí)際電機(jī)控制提供了參考。

圖2 SVPWM交流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)整體模型

圖3 仿真結(jié)果

[2]徐靜,阮毅.陳伯時(shí).異步電機(jī)按定子磁場定向的轉(zhuǎn)差頻率控制[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào),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(jiān)測，2010，( 4) : 24 ～ 26．