交流永磁同步伺服电机及其驱动技术.ppt

交流电机系统也普遍采用PWM的控制技术产生绕组电压和电流。据统计，已见著文献的交流电机PWM控制方法有数十种之多，研究主要集中在如何实现高效率、低谐波、易实现等方面。常用的方法有三种： 正弦波脉宽调制（SPWM）空间矢量脉宽调制（SVPWM）电流跟踪控制。用直流电压信号去调制三角波信号，得到一个脉冲序列。占空比由直流电压幅值决定。脉冲的频率由三角波频率决定，脉冲的占空比由电压幅值决定。用正弦波信号去调制三角波信号，会得到一个占空比按正弦规律变化的脉冲序列。脉冲序列可能包含各次谐波的频谱成份，但其基波由调制波决定SVPWM（SpaceVectorPWM）技术 交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场。SVPWM（SpaceVectorPWM）技术的基本思路就是通过控制逆变器功率器件的开关模式及导通时间，产生有效电压矢量来逼近圆形磁场轨迹的一种方法。这种方法利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，特别适用于DSP直接计算，且方法简便。可以证明：SVPWM比一般的SPWM直流电压利用率提高15%。uA0、uB0、uC0的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时间按正弦规律脉动。和电流空间矢量一样，可定义合成电压空间矢量为：电压矢量是一个以电源角频率速度旋转的空间矢量。Ψ由定子电流和转子磁极产生的磁链。同样可以定义合成磁链空间矢量：磁链矢量顶端的运动轨迹为磁链圆。Ψ由定子电流和转子磁极产生的磁链。电压矢量和磁链矢量的关系为：当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在式中所占的成分很小，可忽略不计，则定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为上式表明，当磁链幅值一定时，Us的大小与Ψs的变化率成正比，其方向则与磁链矢量正交，即磁链圆的切线方向。当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动2?弧度，其轨迹与磁链圆重合。这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。”SVPWM是通过计算出的Vα、Vβ控制逆变器功率器件的不同开关模式及导通时间，产生有效电压矢量来逼近圆形磁场轨迹的一种方法。逆变器中的电压关系逆变器上、下桥臂的开关器件在任一时刻导通关断状态正好相反，所以只用上桥臂的三个功率开关器件来描述逆变器的工作状态就足够了。如果把上桥臂功率开关器件的导通状态用“1”表示，关断用“0”表示，上桥臂三个功率开关器件的开关状态共有八种组合。12由8个开关状态得到（α,β)坐标系中的8个基本电压空间矢量。其中两个是空矢量，六个有效矢量。每个有效矢量的幅值都是2/3Vdc显然，按照这样的供电方式只能形成正六边形的旋转磁场，而不是我们希望的圆形旋转磁场。如果想获得逼近圆形的旋转磁场，每一个周期内就必须有更多的空间电压矢量。正六边形有6个扇区。用线性组合生成新的电压空间矢量T:电压空间矢量Vs的作用时间T4：基本电压空间矢量V4的作用时间T6:基本电压空间矢量V6的作用时间T0:零矢量V(111)或V(000)作用时间PWM周期受到采样周期及功率管开关频率的限制当PWM周期足够小时，电压空间矢量的轨迹就是一个近似圆形的正多边形。在每个PWM周期，都按照上述方法用相邻的基本有效电压矢量，以及零矢量的线性组合来合成新的电压矢量。知道了Vα,Vβ的值，就求出了生成新的电压矢量所需的基本电压矢量的作用时间。T对应于PWM周期。即每一个T发出PWM电压波形中的一个脉冲波。通过改变基本矢量的作用时间，保证所合成的电压空间矢量的幅值都相等。上例中，Vsref由V4(100),V6(110),V0(000),V7(111)组合而成。即4种开关状态。相应的作用时间为T4,T6,T0。为了使电压波形对称，把每种状态的作用时间都一分为二，例如形成电压空间矢量的作用序列为：V4(100),V6(110),V0(000),V7(000)，V6(110),V4(100)。V4(100),V6(110),V0(000),V7(000)，V6(110),V4(100)。选择电压空间矢量的作用序列的原则是：从一个矢量转换到另一个矢量的过程中只有一个功率元件状态发生变化，即每个周期内开关次数最少。以减少开关损失。上述电压空间矢量的作用序列显然不符合这个要求。可选择：V0(000),V4(100),V6(110),V7(111),V6(110),V4(100),V0(000)。作用时间为T0/4,T4/2,T6/2,T7/2,T6/2,T4/