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1、微特电机2006年第6期D设计分析esginandanalysisSVPWM技术的理论分析及仿真王建宽,崔巍,江建中(上海大学,上海200072)TheoreticalAnalysisofSpaceVectorPWMTechniqueWANGJian-kuan,CUIWei,JIANGJian-zhong(ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China)摘要:以电机的基本理论出发,介绍了空间矢量的基2空间矢量的概念本原理。分析了电压型逆变器SVPWM的方法。根据脉宽调制的规则采样法,得出SVP
2、WM隐含调制函数,通过和SP2一个在空间按正弦分布、有一定旋转速度的物WM调制函数的比较,给出了SVPWM中调制度的计算公理量可定义为空间矢量。设交流电机定子三相绕组式。仿真结果证明了理论分析的正确性。是对称的,轴线在空间上互差120°,如图1所示。关键词:空间矢量;脉宽调制;规则采样以电机三相定子绕组轴线中图分类号:TM391.1文献标识码:A为坐标轴,设定A相绕组轴文章编号:1004-7018(2006)06-0015-03Abstract:Basedonthefundamentalprinciples,spacevec
3、2线为参考坐标轴,建三相立torstheoryisintroduced.ThewayofSVPWMisanalyzed.Ac2坐标系,各坐标轴的单位矢图1电机物理模型cordingtoregulatorsamplingofPWM,Latentmodulationwave量为:ofSVPWMisdeduced,ComparedwithSPWM,modulationindexuaS=1expressionsinSVPWMisgiven.Finally,Simulationresultscon22πju=e3(1)bSfirmth
4、etheoreticalanalysis.4πjKeywords:spacevector;pulse-widthmodulation;regularu=e3cSsampling三相电机定子绕组通以对称的三相电流:iAS=Imaxcos(ωt+θ0)(2)1引言2πiBS=Imaxcos(ωt+θ0-)(3)随着微电子技术和电力电子技术的迅速发展,3交流电机的数字控制越来越被广泛地采用。传统的2πiCS=Imaxcos(ωt+θ0+)(4)脉宽调制方法数字化实现较困难。20世纪80年代3中期,一些国外学者提出了基于电压矢量的脉
5、宽调三相电流在对应的定子绕组轴线上分别产生磁动制(SVPWM)方法。和传统的PWM方法不同,势:SVPWM调制方法将逆变器和电机视为一个整体,FAS=NsiAS(5)着眼于使电机获得幅值恒定的旋转磁场,把电机和FBS=NsiBS(6)控制器作为一个统一整体考虑。与其它调制方法相FCS=NsiCS(7)比,SVPWM具有概念清晰、算法简单等优点,近年式中:Ns-每相定子绕组的等效匝数。[4～5]来逐渐成为国内外学者研究的热点。三相定子绕组磁动势矢量可分别表示为:本文通过对交流电机内部电磁关系的分析,得FAS=FASuas(8)
6、出空间矢量的一般定义。分析了SVPWM的基本调FBS=FBSubs(9)技制原理和方法。利用PWM的规则采样法,推导出F=Fu(10)术CSCScs的了SVPWM的调制函数。在MATLAB/SIMULINK软三相合成磁势为:理论件平台上建立了SVPWM的仿真模型,并对采用FS=FAS+FBS+FCS=分析SVPWM的永磁同步电机调速系统进行了仿真研2π4πjj及Ni+Nie3+Nie3=sASsBSsCS仿究。2π4π真jjN(i+ie3+ie3)=sASBSCS3j(ωt+θ0)NsImaxe(11)15收稿日期:2006
7、-01-102D设计分析微特电机2006年第6期esginandanalysis根据空间矢量的一般概念,得出三相绕组的合成磁SVPWM的基本原理:在每一个采样周期内利3用若干个基本电压矢量合成任意给定的参考电压矢势Fs是一个以幅值NsImax、角速度ω旋转的空间2量Uref。对任意参考矢量。取合成磁势的2倍,定义为磁势矢量:电压矢量Uref,当它位3于由Uk和Uk+1组成2F=(FAS+FBS+FCS)(12)的扇区内时,如图4所3由于磁势的大小和电流成正比,所以在三相交流电示。利用两个非零电图4参考电压矢量合成原理图压矢量
8、Uk、Uk+1和两机中,三相定子绕组电流也构成一个电流矢量,用i个零电压矢量合成参考电压矢量Uref。表示,则有:由伏安平衡法则和矢量合成的平行四边形法,22π4πjjj(ωt+θ0)i=(i+ie3+ie3)=Ie3ASBSCSmax利用三角形的正弦定理可得两个电压矢量作用时(13)间:
