基于SVPWM算法的變頻調(diào)速系統(tǒng)設計方案
文章先通過闡述變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本構成、SVPWM算法的基本原理、參數(shù)計算以及實現(xiàn)方法,然后給出 SVPWM算法在DSP2407上實現(xiàn)的具體計算過程,最后經(jīng)過試驗,驗證整套系統(tǒng)能夠正常并準確工作。同時基于MATLAB/Simulink設計了仿真模型進行算法仿真,仿真波形與理論基本相符,證實了該方案的可行性。
1.引言
隨著新型電力電子器件的不斷更新,變頻調(diào)速技術得到了極大的發(fā)展,經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展、豐富和完善,變頻調(diào)速技術已經(jīng)成為應用最為廣泛的調(diào)速方式。
然而傳統(tǒng)的SPWM技術存在一些缺點,SPWM技術著重在使逆變器輸出的電壓盡量接近于正弦波,但電動機需要的是在氣隙中形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場,產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩,這些是SPWM技術不易做到的,而SVPWM技術是把逆變器和電機作為一個整體來考慮,控制電壓空間矢量,使電機獲得幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn),逆變器輸出諧波小,諧波損耗小,因此它的應用日益廣泛。
2.系統(tǒng)總體結構
變頻調(diào)速系統(tǒng)由變頻器、電動機和控制系統(tǒng)三大部分構成,有時還包括負載??傮w結構如下圖1所示。
變頻器是一個能改變頻率的交流電源。控制系用主要由控制器和電流、轉(zhuǎn)速等檢測儀器組成,用于按照給定指令,調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速和控制電動機的轉(zhuǎn)矩,完成傳動任務。電動機主要是異步電動機,少數(shù)場合使用同步電動機。負載即各類工作機械、設備,用于完成各種生產(chǎn)任務。
3.SVPWM算法原理與實現(xiàn)
SVPWM的工作原理是將逆變器和電動機看成一個整體,依據(jù)電機磁鏈和電壓的關系,用8個基本電壓矢量合成期望的輸出電壓矢量,實現(xiàn)交流電動機變頻調(diào)速。
3.1 兩電平逆變器
一般低壓逆變器的輸入為一個單一的直流電源,當對此恒定的直流電壓進行脈寬調(diào)制,輸出為幅值一定的PWM波。如果設直流電壓為,以低壓節(jié)點為零電位,經(jīng)過逆變器得到的一定的PWM波只有兩個電平,即和0,因此這種逆變器稱為兩電平逆變器,如圖2所示:
逆變器用6個IGBT(絕緣柵雙極性晶體管)V1- V6構成三相逆變橋,V1、V3、V5為共陽極組,V2、V4、V6為共陰極組,每個橋臂2個IGBT串聯(lián),從連接點引出三相接線,把一個周期分為 360°,將V1-V6以相隔60°的電角度依次導通,每個IGBT導通180°。任一時刻有三個IGBT導通,同橋臂的另一個IGBT必須關斷,這樣工作逆變器可以對三相負載輸出三相交流電。
一般情況下兩電平逆變器六拍運行時,每隔60°切換一次,共有8種開關狀態(tài),按a、b、c相序可表示為100、110、010、011、001、101、000、111.每一種開關狀態(tài)輸出合成電壓空間矢量out u 分別記為u1、u2、u3、u4、u5、u6、u0、u7,統(tǒng)稱為基本矢量,其中u1-u6為有輸出數(shù)值的矢量,稱為非零矢量,u0、u7無電壓輸出,稱為零矢量。8個電壓矢量的空間分布如上圖3所示,各
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