空间矢量PWM逆变器的仿真

伺服技术!"""""""""""""""""""""""""""""""""

#$%&’($)*+,-.$空间矢量/01逆变器的仿真

收稿日期23443543534

基金项目2武汉青年科技晨光计划资助634447448439:

程善美;姜向龙;孙文焕;万淑芸

6

华中科技大学;湖北武汉

8<4498:

摘

要2介绍了空间矢量脉宽调制6=>?@A :的基本原理;给出了一种与规则采样?@A 等效的=>?@A ;

提出了在AB C D B E F =G AH D G I J 环境下电压空间矢量?@A 逆变器的实现方法;

最后给出了仿真实验结果K 关键词2空间矢量?@A L 规则采样L AB C D B E F =G AH D G I J L 仿真中图分类号2C A <4M N 3文献标识码2B

文章编号2M 44M 5O P 8P 63443:48544<4548#Q R S T U V Q W XW Y #Z U [\&\[V W ]/01,X ^\]V \]

_‘a I b =c d e 5f g h ;i G B I b j h d e k 5l m e k ;=H I @g e 5c n d e ;@B I =c n 5o n e

6‘n d p c m e kH e h q g r s h t om u =v h g e v g d e wC g v c e m l m k o ;@n c d e 8<4498;_c h e d

:x y z V ]U [V 2C c h s{d {g rh e t r m w n v g st c g|d s h v{r h e v h {l g sm u t c gs {d v g 5q g v t m r{n l s g}h w t cf m w n l d t h m e 6=>?@A :N B =>?@A g ~n h q d l g e tt mr g k n l d r 5s d f {l g w?@A h s{r g s g e t g w N C c gr g d l h p d t h m e sm uq m l t d k gs {d v gq g v t m r?@A h e q g r t g r n e w g r AB C D B E F =G AH D G I J h s {r m {m s g w N B t t c g g e w ;t c g s h f n l d t h m er g s n l t s d r g s c m }e N !\"#W ]$z 2s {d v g q g v t m r ?@A L r g k n l d r 5s d f {l g L AB C D B E F =G AH D G I J L s h f n l d t h m e

%引言AB C D B E 是美国Ad t c@m r &s 公司的产品;是一个高级的数值分析’处理与计算的软件K =G AH D G I J 是AB C D B E 的进一步扩展;比传统的仿真软件包更直观和方便;是基于模型化图形组态的动态系统仿真软件;实现了可视化的动态仿真;其良好的人机界面和周到的帮助功能使得它广为科技

界和工程界的研究人员所应用(M )K

目前已经提出并得到应用的?@A 控制方案不

下M 4种;最常用的?@A 技术为正弦?@A K 与正弦?@A 相比;德国学者‘N @N >d e w g r E r m g &等提出的基于电压空间矢量脉宽调制技术;不仅使得电机转矩脉动降低’电流波形畸变减小;而且与=?@A 技术相比直流电压利用率有很大提高;

并更易于数字化实现(3)

K 电压空间矢量脉宽调制技术在交流传动领域已得到了广泛的应用K 还可以证明电压空间矢量脉宽调制技术可以等效为注入一定零序

分量的正弦?@A (<)K

本文首先介绍了电压空间矢量?@A 的基本原理;给出了一种等效于规则采样的=>?@A ;

详细地介绍了在AB C D B E F =G AH D G I J 环境下实现电

压空间矢量=>?@A 的方法;

最后给出了仿真实验结果K

*电压空间矢量?@A 原理

在图M 所示电路中;三相逆变器实际运行中只

有O 个有效电压空间矢量>+M ,>+O 和3

个零电压空间矢量>+4’>+9

6如图3所示:K 因此;只能用>+4,>+9P 个矢量的线性组合去等效旋转矢量>+r g u ;所产生的

实际的电机气隙磁通轨迹逼近圆形

K

万方数据

如图!所示"设#$%轴的电压分量分别为&’和

&("其合成矢量为)*+,-.即)*+,-/&’01&(23如果)*+,-处在4扇区.即56789:;2内"根据平均值等效原理可得<

)*=>=0)*?>?/)*+,->.@2>/>=0>?0>5

.!2

式中

>AA B CD 周期

>=AA )*=

作用时间

>?AA )*?

作用时间

>5AA )*5或)*E

作用时间

)*=和)*?

的作用时间分别为

<>=/

;

!.&’

(2>:&H I

.

;2

>?/(>:&H I

.=2同样可以计算出)*+,-在其它扇区内空间矢量的作用时间3

为使波形对称"把每个矢量的作用时间都一分

为二"同时把零矢量时间等分给两个零矢量)*5

和)*E 3产生的开关序列为)*5

F )*=F )*?F )*E F )*E F )*?F )*=F )*5"如图;所示3这样可以降低逆变器输出谐波含量3则式.@2

可表示为<>)*+,-/>=J *=0>?J *?

0>5:!K )*50>5:!K )

*E .L 2

;

20U

O W

.Q 2/R S T .Q F !9

;

20U .?2

为了使)*5和)*E 作用时间相等"可得到零序分量如式.E 2所示X ;Y

3U /@!R S TQ

Q ZX F

9?"9?

Y [X L 9?"E

9?Y

@!R S T .Q 0!9;2Q ZX 9?"9!Y [X E 9?";9!Y @!

R S T .Q F !9;2

Q ZX 9!"L 9?

Y [X ;9!"@@9?\]^Y

.E 2

它所对应的调制波及零序分量如图=所示"它

是与M )B CD 等价的"U 实际上就是M )B CD 的零序分量"因此利用式.?2或.E 2采用载波AA 三角波比较方式也可实现与上述方法等效的M )B CD 3在

D_J ‘_a :M b Dc ‘b d e 环境下采用多路开关很

容易实现这种调制方式"具体的实现在此不作论述3

+,-所处扇区"再计算几个公用值g $h $i 以

及根据扇区分配矢量的作用时间>@$>!

"最后根据扇区确定电压空间矢量切换点>W j k

.l /@"!";2X =Y 3M )B CD 算法首先要知道)*+,-所处的扇区"判断

)*+,-

所处的扇区的模型框图如图L 所示

3不同扇区的!个相邻有效矢量的作用时间可归

纳为;个值g $h $i 的计算"其计算的模型框图如图?所示3

计算出g $h $i 后采用多路开关根据不同扇区

A

@;A 空间矢量B CD 逆变器的仿真

程善美姜向龙

孙文焕"m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m m 等

万方数据

所处扇区’的模型框图

$%&

万方数据

4’"""4S "O W P )

作者简介Q 程善美O !L W W RP 4男4副教授4主要研究电力电子交流传动控制及微机控制技术\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\]

O 上接第’W 页P O ’P 较之6A *D 调制策略46+A *D 调制策略

对系统中的逆变器直流电压的利用率提高!#)N Z ^4K $I A *D 调制策略对系统中的逆变器直流电压的

利用率提高!’)’’^]O S P 较之6A *D 调制策略46+A *D _

K $I A *D 调制策略均减少谐波转矩4

因而降低转矩脉动4K $I A *D 调制策略降低转矩脉动效果最佳]

O N P K $I A *D 是在6A *D 调制波中注入S 次谐波而形成4虽然明显地抑制系统的转矩脉动4但是存在正弦调制波与注入的S 次谐波如何同步的问题4所以6+A *D 应是优先的选择]

参考文献Q

&!(E C R F /0@20X ,-G /:/-/0,8>%/.

‘>=G 2-;>-727=A *D <8E 20>;C X &H ()I J J JK 0,-=)Y -I -.)

)4!L L M O #P Q !"#L R!"Z !)&’(A /03>3<0E 2)<-,89=>=,-.D>->X >%,;>2-2@?>F F 8/

52X F 2-/-;=2@I -F 7;5700/-;,-.+28;,E /2@A *D I -V /0;/0=&H ()I J J J K 0,-=)Y -I -.)

&S (李红梅4李忠杰4杜世俊)6+A *D 逆变器供电异步电

机动态性能仿真)电机与控制学报&H ()’""!O S P )&N (李红梅)

李忠杰)逆变器供电下异步电动机低频振荡现象的研究&H ()电工技术学报4’"""4!#O S P Q !W R!L )&#(熊健)电压空间矢量调制与常规6A *D 的比较研究

&H

()电力电子技术4!L L L O !P Q ’#R’M )作者简介Q 李红梅O !L W L RP 4女4讲师4博士研究生4主要从事电机及控制研究]

李忠杰O !L S M RP 4男4教授4主要研究方向为特种电机及其控制\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

]

电机设计软件

O

南牛软件工作室P 本电机设计系列软件4操作十分简便4不需要专门学习4见过了的都会用]作为一种工程用交互式计算软

件4它继承了上一代同类软件的主要优点4如数据共享_增强逻辑判断_图形辅助等4同时4具有更为广泛的通用性4对操作者的要求大大降低4自动化程度明显提高4计算功能得到加强4与实际联系得更为紧密]无论是电脑高手还是尚未入门4无论是电机设计经验丰富还是昨天刚刚沾边4无论是在N M W 的二手货上还是在新买的奔腾机上4无论是设计标准产品还是客户指定指标4本系列软件均能适用]

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S S d 空间矢量A *D 逆变器的仿真

程善美姜向龙

孙文焕4e

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