图4- 3 Park逆变换模块
4.5 SVPWM仿真模型的建立
空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）是把电动机与 PWM 逆变器看着一体，着眼于
使电动机获得幅值恒定的圆形磁链。在Simulink模型中，整体结构如图 4-4 所示。
[23][24]
图4- 4 SVPWM内部模块结构图
多个功能模块共同构成了图4-4 所示的 SVPWM 模块，其中主要包括：扇区判断模块、导通时间计算模块、开通时刻判断模块及 PWM 电压生成模块。具体模块实现简要介绍如下： （1）扇区判断模块
扇区判断模块的功能主要是通过 Park 逆变换得到的静止两相坐标系电压来判断该合成矢量在哪个区域，从而得到基本电压矢量的组合。在应用 SVPWM 技术时，首先要确定合成电压矢量所处的扇区，由于电压矢量的直角坐标形式适合矢量控制，所以扇区的确定采用如下方法：
根据图 3-6 中各扇区与V?,V?的关系有：当 V?>0时，令A =1，当3V??V??0时，令B=1，当3V??V??0时，令C=1，N?A?2B?4C，得到扇区与N的对应关系如表4-1，模型如图4-5。
25
图4- 5扇区判断模块
表4- 1各扇区与N的对应关系
扇区号 N Ⅰ 3 Ⅱ 1 Ⅲ 5 Ⅳ 4 Ⅴ 6 Ⅵ 2 （2）导通时间计算模块
针对不同的空间电压矢量，逆变器的各开关状态及开关时间均是变化的，从而形成圆形的磁场。每个桥臂开关管的开通时间长度可由式（4-2）、（4-3）及表4-2得到。首先通过图 4-6 所示结构在 Simulink 中实现式（4-2）定义的 X、Y、Z三个中间变量，然后通过图 4-7 结构实现表 4-2 介绍的不同扇区取值的时间饱和处理。
为计算时间T1、T2引入 3 个通用变量定义如下：
?X?3U?refT/UDC?? ?Y?(3Uaref?3U?ref)T/2UDC （4-2）
???Z?(?3Uaref?3U?ref)T/2UDC根据计算所得 X 、Y 、Z 对基本空间向量作用时间T1、T2进行赋值，赋值关系如
表 4-2 所示。
表4- 2 扇区与向量作用时间关系 扇区 T1 T2 1 2 3 4 5 6 Z Y Y ?Z X X Z ?X ?Y ?Y ?Z ?X 然后对其进行饱和判断，若T1?T2?T，原值保持不变，否则进行修正如下：
?T1?T1?T/(T1?T2) （4-3） ??T2?T2?T/(T1?T2) 26
图4- 6 X、Y、Z计算模块
图4- 7 T1、T2时间计算模块
（3）开通时刻判断模块
在得到导通时间之后，根据式（4-4）及表4-3可以得到三相功率桥的开通时刻，其实现如图 4-8 所示。其主要功能是通过扇区 N 判断逆变桥臂的开通顺序。得到矢量导通时间T1、T2后，则计算三相功率器件的导通切换时间：
27
?Taon?(T?T1?T2)/4? （4-4） ?Tbon?Taon?T1/2?T?T?T/2?conbon2
图4- 8 开通时间计算模块
然后根据不同的扇区，按照表 4-3 切换导通各桥臂功率器件，其中Tcm1、Tcm2、Tcm3分别表示逆变器三相桥臂功率器件导通时刻。
表4- 3 不同扇区导通时刻表
扇区 Tcm1 Tcm2 1 Tbon Taon 2 Taon Tcon 3 Taon Tbon 4 Tcon Tbon 5 Tcon Taon 6 Tbon Tcon Tcm3 Tcon Tbon Tcon Taon Tbon Taon 在如上时刻开关三相逆变电路的驱动即可实现任意角度的空间矢量输出。 （4）PWM 生成模块
在得到逆变桥每相开通时刻 Tcm1、Tcm2、Tcm3 之后，需要生成控制开关管的 PWM 波。根据所需 PWM 波周期设置一个以 T 为周期的三角波生成器，然后用开通
Ub、Uc，时间同三角波做比较，根据其大小关系得到相应相电压Ua、具体实现如图 4-9
所示。
图4- 9 PWM生成模块
28
4.6电流变换模块
该模块主要实现 abc 三相电流向 dq 轴两相电流的变换，由于自然坐标系下三相电流之和为零，因此该变换只需两相电流值即可实现。按照 Clarke 和 Park 变换原理可以得到如图 4-10 所示模块。
图4- 10 abc/dq轴坐标变换模型
4.7 控制系统仿真模型的建立
4.7.1 仿真模型的建立
根据如上所述各模块，加入 Simulink 中 SimPowerSystems 工具箱中的永磁同步电机及其测量模块，整个仿真模型如图 5-11所示。
图4- 11 基于 SVPWM 的永磁同步电矢量控制仿真系统
29
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库永磁同步电机伺服系统的仿真研究(7)在线全文阅读。
相关推荐：