用于电机控制的空间矢量调制(SVM)

实施算法用于使用空间矢量脉宽调制控制交流电机

空间矢量调制(SVM)是一种常用的技术磁场定向控制用于感应电机和永磁同步电机(PMSM).空间矢量调制负责生成脉宽调制信号,以控制逆变器的开关,然后逆变器产生所需的调制电压,以在所需速度或扭矩下驱动电机。空间矢量调制也称为空间矢量脉宽调制(SVPWM)。您可以使用MATLAB®万博1manbetx®以实现用于电机控制应用空间矢量调制技术或杠杆预建SVM库。

SVM目标

考虑空间矢量调制在三相逆变器中的电机控制的概念,由六个开关由以下等效电路表示。注意,有八种有效的切换配置。

连接到电动机的定子绕组的三相逆变器电路。
*开关S2,S4,和S6的状态分别是互补的S1,S3和S5。

在一个特定的电压,每个开关配置导致施加到电机端子。电压是基本空间矢量并代表它们在空间矢量六边形的大小和方向。

具有基本向量U1-U8的空间向量六边形。

连接到电动机的定子绕组的三相逆变器电路。

开关状态对应于基本空间载体(方向)和空载体(幅度)被组合以逼近任意幅度的电压向量,在任何位置,空间矢量六边形内。For example, for every pulse width modulation (PWM) period, the reference vector ‘Uref’ is averaged by using a switching sequence of two adjacent space vectors (U3 and U4 in the figure) for a specified duration of time and a null vector (U7 or U8) for the rest of the period.

通过控制开关序列,因此脉冲的接通时间的持续时间,具有变化的幅度和方向的任何电压矢量是每个PWM周期实现的。空间矢量调制技术的目的是产生切换序列对应于对于每个PWM周期的基准电压矢量,以实现连续旋转空间矢量。

旋转参考空间矢量的图示。

SVM操作

空间矢量调制技术在参考电压矢量操作以产生用于所述逆变器相应的栅极信号的每个PWM周期,与物镜实现连续旋转的空间矢​​量。

与空间矢量调制磁场定向控制体系结构的图示。

框图示出空间矢量调制的工作流程的一个例子。

对于每个PWM周期,以电压矢量作为输入参考,SVM算法:

  • 计算导通和截止门控基于参考电压矢量倍
  • 使用选通时间生成双峰调制波形
  • 用途选通次以生成适当的栅极脉冲,用于所述逆变器开关

空间矢量调制由SVM算法产生的电压信号。

产生的带有双峰的调制波的性质最大限度地利用了可用的直流母线电压。与正弦脉宽调制(SPWM)技术相比,这提供了更好的额定电压输出。

通过比较调制波和载波产生门脉冲。

然后,可以将所生成的栅极信号施加到三相逆变器的开关来驱动电机以所需的速度或转矩。

PWM硬件支持万博1manbetx

硬件板,如Arduino的®,树莓裨™和TI板,产生门脉冲通过接收调制波形,以驱动所述功率逆变器。

要了解更多关于实施与SVM在TI硬件磁场定向控制,观看这部影片:场定向的Simulink,第3部分PMSMs的控制:部署万博1manbetx(4:52)

采用PWM技术的电机控制算法通常需要在更高频率下执行,频率为几kHz,具体取决于设计要求。在承担硬件测试费用之前,尽早评估控制体系结构的正确性非常重要。其中一种方法是使用模拟环境。例如,与万博1manbetx,可以模拟和验证控制架构,包括脉冲宽度调制技术,例如空间矢量调制,对在早期阶段的模型化电机和整流误差。

要在Simulink中使用S万博1manbetxVM,请参阅空间矢量发生器模块

要了解更多关于如何设计和实现电机控制算法看,电机控制模块组Simscape电气公司

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