永磁电机变频器扇区过渡缺陷的分析与解决

2017-04-11 11:55:32 大云网　点击量：评论 (0)

核心提示：　　电气传动自动化永磁电机变频器扇区过渡缺陷的分析与解决陈黄明星i鲍晖（浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027）脉宽调制的原理，分析了产生这些问题的原因，并给出了可行的解决方法。　　1概述由

核心提示：　　电气传动自动化永磁电机变频器扇区过渡缺陷的分析与解决陈黄明星i鲍晖（浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027）脉宽调制的原理，分析了产生这些问题的原因，并给出了可行的解决方法。　　1概述由于空间

　　电气传动自动化永磁电机变频器扇区过渡缺陷的分析与解决陈黄明星i鲍晖（浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027）脉宽调制的原理，分析了产生这些问题的原因，并给出了可行的解决方法。

　　1概述由于空间矢量脉宽调制法（SVPWM）在电流谐波抑制及电压利用率等方面具有相当的优势，因此它在交流调速系统中已得到广泛的应用。本文应用SVPWM技术，基于TMS32F240DSP研制了1台三相变频电源，从而实现对永磁同步电机的变频控制。然而，在实际运行过程中发现SVPWM的扇区过渡存在一个不容忽视的缺陷，文中从空间矢量脉宽调制的原理出发分析了产生这一工程问题的多种原因，给出了一个可行的解决方案。

　　2空间矢量脉宽调制法计算公式的推导针对所示的三相逆变电路，可以推知3个上桥臂开关管1、23的状态与a、卩轴的关系，进而可得出开关管1、2、3的状态和空间电压矢量之间的关系如所示。由可见，开关管1、23组合成为8种开关状态对应着8种空间电压矢量，其中：V、V是零矢量，这些电压矢量将空间划分为6个扇区。

　　空间矢量脉宽调制的基本原理就是将任意一个空间电压矢量分解成所在扇区相邻的2个电压矢量及1个零矢量，分解后的各个分量的大小即表示该电压矢量的作用时间。

　　（1）空间电压矢量所处扇区的计算对于永磁同步电机的变频电路，此处使用id=0的控制策略，id和iq经过PI调节后输出ud和Uq根据电压矢量的版和Uq分量可直接计算扇区的位置，计算方法如下：的《轴位置；9为转子相对于《相轴位置；9为电压矢量与d轴的夹角。

　　因此，任意空间电压矢量所处的扇区号等于9除以60°所得的余数再加1.（2）空间电压矢量导通时间的计算将Md、Uq经过派克逆变换求出M、M，3.现在设V在如所示位置，则可求出分解后的电压矢量V4与V，的导通时间T4和T6.其中，K=Uc，T为PWM载波周期值。

　　依此类推，得出空间电压矢量在任意扇区中计算导通时间的一般公式为：扇区1：扇区扇区6：间。

　　3扇区过渡缺陷的原因分析及解决方法理论上，上述计算空间电压矢量导通时间的公式没有问题，然而试验过程中，发现计算出来的ti、t2经常出错；并且当电机运行频率越低，出现错误的次数越多。经过仔细观察其出错规律，发现这类错误总是在电压矢量的扇区过渡时发生。究其原因，主要是变频器存在以下3种特殊情况。

　　（1）实际电压矢量V所在扇区被误判为相邻的扇区，因而由于V计算得到U.、U3合成的电压矢量也落在这个误判的扇区内，这样计算出来的导通时间不会出现负数的情况，如所示。从物理意义上理解解即原来要求产生的电压矢量V被另一电压矢量所取代，这种纯粹由算法误差导致的偏差是可以容许的。

　　（2）计算反正切变换的算法误差和除法弓|起截断误差导致空间电压矢量实际扇区被误判为相邻的扇区。因此，电压矢量就按照相邻扇区的2个开关电压矢量进行分解。由可知，电压矢量V（图中9为一很小的角度）在第1扇区，应该分解为T2V，和fV4.但是计算的结果是第2扇区，因此分解结果为和TV2.在物理意义上，由于时间没有负数，因此不可能用电压矢量V2产生如所示的V2而实际计算的T1出现了负数。同时由推出：T2由于IV>l别为：：iV2i，得出纠错后导通时间Tr和t/分根据错误产生的原因，可以进行校正，由于扇区之间的夹角都是60°从径向关系可以得出：Tr=0，即只有导通，V2或V4都不导通。

　　因此，根据以上关于扇区过渡问题的分析结果，第1种情况属于可以容许的偏差，不在讨论之列；后两种情况在计算过程中都会出现导通时间小于0的问题。但在程序中无法辨别究竟是哪种情况，因此可以把这两种情况统一归结，用一种简单易行的方法来解决，在此针对第3种情况提出解决方法。

　　这样，实际控制程序中需要增加一个电压矢量扇区过渡的纠正程序，其流程为：其中，T/、乃'为纠正前的计算结果，Ti、T2是纠正后的值。

　　这种情况下，由于无法知道V与间的偏差究竟多大，但总在电压矢量V6左右，因此可以用幅值和j/一样、方向与V6―致的矢量来代替。因为9很小，V与V幅值相同，因此890°当计算出的导通时间出现小于0时，说明出现了本文指出的两种扇区过渡缺陷中的一种，此时调用纠正程序即可。

　　4结论试验证明，当添加了电压矢量扇区过渡纠正程序后，从仿真器实时采集到的数据观察扇区过渡的情况，其结果完全正确。这就避免了由于计算错误造成电压矢量出现突跳，从而保证了永磁电机转矩的平稳性，完善了SVPWM对永磁电机的控制技术。