船用推进变频器矢量控制的研究.pdf

《船用推进变频器矢量控制的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、船电技术I控制技术船用推进变频器矢量控制的研究康乐，李帆，刘忠举(武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064)摘要：本文对船用推进变频器矢量控制的原理进行了分析，给出了以数字信号处理器为核心的异步电机矢量控制系统的设计方法及软硬件的实现，同时还对空间矢量脉宽调制方式进行了理论分析。仿真和实验结果证明其有效性。关键词：矢量控制数字信号处理器空间矢量脉宽调制中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1003—4862(2014)03．0041．04ResearchonVectorControlSystemf

2、orMarinePropulsionConverterKangLe，LiFan，LiuZhongju(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，Wuhan430064，China)Abstract：／nthispaper,theprinciplesofvectorcontrolfo，marinepropulsionconverterareanalyzed,thesoftwareandhardwaredesignofvectorcontrolfo，asynchronous

3、—motoraregivenbasedonDSP,andthebasicprinciplesofSVPWMarealsopresentedSomesimulatedandexperimentalresultsshowthattheproposedsystemiseffective．Keywords：vectorcontrol；DSP；SVPWM0引言船舶采用异步电机调速系统作为推进动力已有近百年历史，随着发电系统和变频调速技术的日益成熟，使得交流调速技术已逐步应用到各种船舶推进系统及近海设备中。以高功率密度电

4、机、新型电力电子装置、吊舱技术等高新技术为核心的全新驱动设计大大提高了舰船的可靠性和使用周期，并呈现出低成本、低维护费用等趋势，已成为2l世纪海洋船舶技术装备的重要发展方向111。产生于20世纪70年代的矢量控制理论是一种高性能的交流电机控制技术，后被应用于各种电机的控制中。脉冲宽度调制作为电力电子逆变技术中的关键技术，常用的方法有基于三角波与正弦波比较的电压脉宽调制fsinusoidalpulsewidthmodulation。SPWM)以及将三相系统作为一个整体考虑的空间矢量脉宽调制(spacevecto

5、r收稿日期；2013-05．17作者简介：康乐(1979一)，男，硕士。研究方向：电力电子技术。pulsewidthmodulation．SVPWM)【2】o1矢量控制原理及空间矢量脉宽调制1．1矢量控制原理设电动机的电流为对称的三相正弦波电流，忽略电机铁心的饱和，不计电机中的涡流和磁滞损耗。由此得到异步电机的数学模型为％=R乙+警一％锡(1)Usq=R戈+等+‰Q(2)=R戈+—≯+‰Q(2)‰=tl’sd+乙l’rd(3)’y田=丘k+Lm0(4)‰=匕t。+‘k乙=坐掣(5)(6)(7)在磁场定向矢量控

6、制系统中，一般把d—q坐标系放在同步旋转磁场上，把静止坐标系中的各交41船电技术1控制技术流量转换为旋转坐标系中的直流量，并使d轴与转子磁场方向重合，此时转子磁通q轴分量为零。省去推导过程，得到转子磁通定向矢量控制方程式：r甜耐=尺，■+仃tp‘d+二三竺P弘／rd—O)sOZsisq(8)“厂甜叼=1U,g+仃厶ptg+CO,(crL,i,d+{竺pg／耐)(9)o，g／耐=圭幻(10)l十百，p，i∞．，：三旦卫(11)5trg／rd乙=n争oy耐=下Pn∥耐2q7(12)上一r—r其中。漏磁系数仃=1一

7、焉／(LL)；f为转子时间常数。由式(10)可以看出，只需检测定子电流的d轴分量即可观测出转子磁通幅值。由式(12)可知，当y耐恒定时，电磁转矩和电流的q轴分量或转差成正比，没有最大值限制，通过控制定子电流的q轴分量即可控制电磁转矩。由式(8)、(9)可知，在忽略反电动势引起的交叉耦合项以后，可由电压方程d轴分量控制转子磁通，q轴分量控制转矩l31。1．2空间矢量调制方式经典的SPWM控制主要着眼于使逆变器输出电压尽量接近正弦波，也就是希望输出的PWM电压波形的基波成分尽量大，谐波成分尽量小，然而交流电机需要

8、输入三相正弦电流的目的是在空问产生圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。SVPWM控制方法将逆变器和被控交流电机视为一个整体，从电机的角度出发，是电机产生圆形旋转磁场。由于磁链的轨迹是靠不同的电压空间矢量相加得到的，而不同的电压空间矢量对应于不同的变频器开关模式，所以通过选择变频器的不同开关模式，使电机的实际磁链尽可能接近理想磁链圆【2J。三相电压型变换器输出的合成电压空间矢量表达式如下式(13)所