电力拖动运动控制系统 教学课件 作者 丁学文 第5章.pptVIP

异步电动机V/F控制 第五章 为了讨论方便，把正六边形电压空间矢量改画成图5-32所示的放射形式，各电压矢量的相位关系仍保持不变。这样，逆变器的一个工作周期被电压空间矢量划分成了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ六个扇区（sector），如图5-32所示。上述在扇区Ⅰ的分析方法，可以推广到其它五个扇区。不同的是每个扇区使用自己相邻的电压矢量去合成落入本扇区的期望的电压矢量。在常规方波逆变器中，一个扇区仅包含二个开关状态，实现SVPWM控制就是把一个扇区再细分成若干个对应于Tc的小区，按照上述方法插入若干个线性组合的新矢量us,以获得优于正六边形的多边形（逼近圆形）旋转磁场。 图5-31示出了一个Tc（Tc=1/fs, fs=开关频率）周期的三相脉冲。为了使电压波形对称，把每种状态的作用时间都一分为二，因而形成电压空间矢量的作用顺序为：u0→u1→u2→u7→u7→u2→u1→u0。 u0 u1 u2 u7 u7 u2 u1 u0 t0/4 t1/2 t2/2 t0/4 t0/4 t2/2 t1/2 t0/4 A相 B相 C相 Tc 图5-31 一个Tc周期三相对称脉冲 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅵ Ⅴ u2 u3 u4 u5 u6 u1 u0 u7 图5-32 电压空间矢量的放射形式和扇区 返回 前面已经知道,SPWM逆变器的调制度m在0~1的范围变化时为线性调制,线性调制能达到的基波电压峰值最大为方波逆变器基波电压峰值的78.55%。用同样的方法定义SVPWM的调制度m′ (5-28) 其中 Usm--期望的电压空间矢量us的峰值(相电压的峰值)， U1sw=2Ud /π--方波逆变器基波相电压的峰值。 考虑到线性调制范围内Usm的最大值等于正六边形内切圆的半径 （ 5-29） 代入到（5-28）可得 （5-30） 可见,在线性调制范围内,用SVPWM技术可以得到的最大基波相电压比用SPWM技术可以得到的最大基波相电压大15%, [(0.907-0.7855)/0.7855=0.1546≈15%]。 5.实施步骤 计算m′ 判断扇区计算Va,Vb 计算 ta t b t0 定时器 uds* uqs* u* θ+ ∫ ω1* θe′ θe 图5-33 DSP实施SVPWM信流图 + SVPWM算法复杂,计算机承受较大的压力,因而输出频率受到限制。使用查表的方法可以在一定程度上减轻计算机的压力,提高输出频率的上限；也已经有简化的算法或基于神经网络的方法可以达到同样的目的,提高输出频率的上限。即使这样,鉴于SVPWM所表现出的优异性能,一定程度的实施复杂性也是值得的。 例题5-4 用MATLAB仿真工具比较电压型方波逆变器和空间矢量PWM逆变器驱动异步电动机时定子磁链的空间轨迹。 图5-34(a)示出了电压型方波逆变器启动后最初几个周期的定子磁链轨迹,为正六边形。这个转速和幅值都存在波动的旋转磁场不可避免地引起转矩脉动。从图中可以看出定子磁链由小到大地建立过程。 图5-34（a）方波逆变器定子磁链轨迹 图5-34（b）示出了空间矢量PWM逆变器启动后的最初十几个周期定子磁链轨迹，为圆形。这种圆形定子旋转磁链所产生的转矩应该比较平稳。从图中可以看出，定子磁链刚开始时并不旋转，待磁链达到一定的大小后，才 开始施加非零电压矢量，使磁链旋转起来。 图5-34（b） 空间矢量PWM逆变器定子磁链 矢量轨迹 5.6 转差频率控制的变频调速系统 5.6.1 转速闭环转差频率控制 1.基于异步电机稳态等效电路的转矩控制 根据第四章4.1.3小节所述异步电动机稳态每相等效电路，在转差率s很小的情况下，经过适当简化，得到了转矩的近似表达式（4-23），重写如下 （5-31） 式（5-31）表明，在s值很小的稳态运行范围内，如果能保持气隙磁通Фm不变，