一種用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量svpwm控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量SVPWM控制方法，包括如下控制步驟：坐標(biāo)分量計算、簡化的參考電壓矢量位置判斷、簡化的矢量作用時間計算、開關(guān)矢量作用次序優(yōu)化選擇；本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的SVPWM控制方法計算量大、實時性差的問題。
【專利說明】-種用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量SVPWM控制方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及三相異步電機(jī)的變頻調(diào)速控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于三相異步 電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量SVPWM控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的PWM有很多種，與傳統(tǒng)的SPWM相比，空間矢量脈寬 調(diào)制技術(shù)SVPWM具有轉(zhuǎn)矩脈動小、直流電壓利用率高、電流波形畸變小、容易數(shù)字化等優(yōu) 點，應(yīng)用越來越廣泛。SVPWM是從如何使電動機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場的角度出發(fā)，以三 相對稱正弦電壓供電時交流電機(jī)的理想磁通為基準(zhǔn)，用逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實 際磁通去逼近基準(zhǔn)磁通，由比較的結(jié)果決定逆變器的開關(guān)狀態(tài)，形成脈寬波形。
[0003] -般情況下，SVPWM控制策略可分三步進(jìn)行：①確定參考電壓矢量在兩電平空間 矢量圖的中位置，即進(jìn)行區(qū)域判斷；②依據(jù)最近三矢量（NTV-Nearest Three Vectors)原 貝IJ，計算各矢量的作用時間；③按照一個開關(guān)周期內(nèi)逆變器三相橋臂的開關(guān)次數(shù)總和最少 的原則，進(jìn)行開關(guān)矢量優(yōu)化選擇。
[0004] 傳統(tǒng)的SVPWM控制方法中的步驟①②設(shè)計復(fù)雜的運算，影響系統(tǒng)的實時性。為此， 國內(nèi)外學(xué)者對SVPWM進(jìn)行了深入研究，但仍存不足。如基于直角坐標(biāo)系的SVPWM需要進(jìn)行 復(fù)雜三角函數(shù)運算；基于60 °坐標(biāo)系SVPWM，不需要進(jìn)行三角函數(shù)運算，簡化了矢量作用時 間的計算，但需要進(jìn)行矩陣運算；基于矢量工作時間的SVPWM雖然避免了三角函數(shù)運算和 矩陣運算，但扇區(qū)判斷、矢量作用時間求解分別需要進(jìn)行求根運算和四則運算。這些簡化的 SVPWM控制控制策略，一定程度上簡化了實現(xiàn)方法，但仍涉及較大計算量，實時性不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量 SVPWM控制方法，本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的的SVPWM控制方法， 計算量大，實時性差的問題。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量SVPWM控制方法，其特征在于：包括如下 控制步驟： a) 坐標(biāo)分量計算：參考電壓矢量UMf在新坐標(biāo)系XYZ三個軸上的分量Ux，Uy，U z，首先建 立一個新的三相對稱坐標(biāo)系XYZ，X位于扇區(qū)I，Y軸位于扇區(qū)IV，Z軸位于扇區(qū)II，使得兩 電平空間矢量圖及各扇區(qū)在坐標(biāo)系XYZ中嚴(yán)格對稱分布，計算參考電壓矢量U Mf在新坐標(biāo) 系XYZ三個軸上投影分量ux，uy，uz，這是后面所述的簡化的參考矢量的位置判斷、簡化的矢 量作用時間計算的關(guān)鍵； b) 簡化的參考電壓矢量位置判斷：依據(jù)ux，uy，uz判斷參考電壓矢量U Mf在空間矢量圖 上的位置，即處于六個扇區(qū)中的哪一個扇區(qū)，只需判斷ux，uy，u z的正負(fù)，即可快速的判斷參 考電壓矢量u,ef的位置，比如Ux>0, Uy〈0, Uz>0時，可以直接判斷U,ef位于扇區(qū)III ; C)簡化的矢量作用時間計算：依據(jù)Ux，Uy，Uz計算合成參考電壓矢量U Mf的最近的三個 基本矢量的作用時間Tl，Tm，?；，在新坐標(biāo)系XYZ上，利用伏秒平衡原理計算矢量作用時間， 并把最近三矢量的作用時間用坐標(biāo)分量u x，uy，uz表示時，公式簡單明了，計算量小，比如UMf 位于扇區(qū)III時，三個基本矢量的作用時間分別為?\=λυζ，Tm=xux，1= Ts+XUy;UMf位于扇 區(qū)I時，三個基本矢量的作用時間分別為I\=-XU y，Tm=-xuz，！；= Τ3-λυχ，位于其他扇區(qū)時 的矢量作用時間同樣非常簡潔。
[0007] d)開關(guān)矢量作用次序優(yōu)化選擇：目的是使三相橋臂開關(guān)器件的損耗總和最小，選 擇的原則為：任意時刻三相橋臂中最多只能有一相橋臂的功率器件動作，即3位二進(jìn)制開 關(guān)狀態(tài)組合中只有1位變化或沒有變化。以扇區(qū)III為例，比較各種可能的開關(guān)矢量作用次 序方案，[000] - [100] - [110] - [111] - [110] - [100] - [000] ([000]為首發(fā)零矢 量)、[111] - [110] - [100] - [000] - [100] - [110] - [111]其中[111]為首發(fā)零矢 量，這兩種方案的開關(guān)次數(shù)最少，開關(guān)損耗最低。本發(fā)明選擇以[000]為首發(fā)零矢量的方 案。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是： 所述參考電壓矢量UMf在新坐標(biāo)系XYZ三個軸上的分量ux，uy，u z分別為式：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量SVPWM控制方法，其特征在于：包括如 下控制步驟： a) 坐標(biāo)分量計算：參考電壓矢量Uref在新坐標(biāo)系XYZ三個軸上的分量Ux，Uy，Uz，首先建 立一個新的三相對稱坐標(biāo)系XYZ，X位于扇區(qū)I，Y軸位于扇區(qū)IV，Z軸位于扇區(qū)II，使得兩 電平空間矢量圖及各扇區(qū)在坐標(biāo)系XYZ中嚴(yán)格對稱分布，計算參考電壓矢量UMf在新坐標(biāo) 系XYZ三個軸上投影分量Ux，Uy，Uz ; b) 簡化的參考電壓矢量位置判斷：依據(jù)Ux，Uy，Uz判斷參考電壓矢量UMf在空間矢量圖 上的位置，即處于六個扇區(qū)中的哪一個扇區(qū)，只需判斷Ux，Uy，Uz的正負(fù)，即可快速的判斷參 考電壓矢量uMf的位置； C)簡化的矢量作用時間計算：依據(jù)Ux，Uy，Uz計算合成參考電壓矢量UMf的最近的三個 基本矢量的作用時間T1,Tm，Ttl，在新坐標(biāo)系XYZ上，利用伏秒平衡原理計算矢量作用時間， 并把最近三矢量的作用時間用坐標(biāo)分量Ux,Uy,Uz表示； d)開關(guān)矢量作用次序優(yōu)化選擇：選擇的原則為，任意時刻三相橋臂中最多只能有一相 橋臂的功率器件動作，即3位二進(jìn)制開關(guān)狀態(tài)組合中只有1位變化或沒有變化，目的是使三 相橋臂開關(guān)器件的損耗總和最小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量SVPWM控制方法， 其特征在于：所述參考電壓矢量Uref在新坐標(biāo)系XYZ三個軸上的分量Ux，Uy，Uz分別為式：
其中，Ua，Ue為參考矢量UMf在直角坐標(biāo)系上的分量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于三相異步電機(jī)變頻調(diào)速的坐標(biāo)分量SVPWM控制方 法，其特征在于：所述參考電壓矢量Uref位于空間矢量圖所有扇區(qū)的矢量作用時間T1,Tm，?； 可以歸一化為式：
其中，U1,Um，Un對應(yīng)±UX，土Uy，±UZ其中的某一個，通過下表可知參考電壓矢量UMf位 于不同扇區(qū)時的U1,Um，Un取值，
O
【文檔編號】H02P25/02GK104270060SQ201410536090
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】何廣明, 呂康飛 申請人:淮陰師范學(xué)院