永磁電機變頻器扇區(qū)過渡缺陷的分析與解決

2017-04-11 11:55:32 大云網(wǎng)　點擊量：評論 (0)

核心提示：　　電氣傳動自動化永磁電機變頻器扇區(qū)過渡缺陷的分析與解決陳黃明星i鮑暉（浙江大學電氣工程學院，浙江杭州310027）脈寬調制的原理，分析了產生這些問題的原因，并給出了可行的解決方法。　　1概述由

核心提示：　　電氣傳動自動化永磁電機變頻器扇區(qū)過渡缺陷的分析與解決陳黃明星i鮑暉（浙江大學電氣工程學院，浙江杭州310027）脈寬調制的原理，分析了產生這些問題的原因，并給出了可行的解決方法?！　?概述由于空間

　　電氣傳動自動化永磁電機變頻器扇區(qū)過渡缺陷的分析與解決陳黃明星i鮑暉（浙江大學電氣工程學院，浙江杭州310027）脈寬調制的原理，分析了產生這些問題的原因，并給出了可行的解決方法。

　　1概述由于空間矢量脈寬調制法（SVPWM）在電流諧波抑制及電壓利用率等方面具有相當?shù)膬?yōu)勢，因此它在交流調速系統(tǒng)中已得到廣泛的應用。本文應用SVPWM技術，基于TMS32F240DSP研制了1臺三相變頻電源，從而實現(xiàn)對永磁同步電機的變頻控制。然而，在實際運行過程中發(fā)現(xiàn)SVPWM的扇區(qū)過渡存在一個不容忽視的缺陷，文中從空間矢量脈寬調制的原理出發(fā)分析了產生這一工程問題的多種原因，給出了一個可行的解決方案。

　　2空間矢量脈寬調制法計算公式的推導針對所示的三相逆變電路，可以推知3個上橋臂開關管1、23的狀態(tài)與a、卩軸的關系，進而可得出開關管1、2、3的狀態(tài)和空間電壓矢量之間的關系如所示。由可見，開關管1、23組合成為8種開關狀態(tài)對應著8種空間電壓矢量，其中：V、V是零矢量，這些電壓矢量將空間劃分為6個扇區(qū)。

　　空間矢量脈寬調制的基本原理就是將任意一個空間電壓矢量分解成所在扇區(qū)相鄰的2個電壓矢量及1個零矢量，分解后的各個分量的大小即表示該電壓矢量的作用時間。

　?。?）空間電壓矢量所處扇區(qū)的計算對于永磁同步電機的變頻電路，此處使用id=0的控制策略，id和iq經(jīng)過PI調節(jié)后輸出ud和Uq根據(jù)電壓矢量的版和Uq分量可直接計算扇區(qū)的位置，計算方法如下：的《軸位置；9為轉子相對于《相軸位置；9為電壓矢量與d軸的夾角。

　　因此，任意空間電壓矢量所處的扇區(qū)號等于9除以60°所得的余數(shù)再加1.（2）空間電壓矢量導通時間的計算將Md、Uq經(jīng)過派克逆變換求出M、M，3.現(xiàn)在設V在如所示位置，則可求出分解后的電壓矢量V4與V，的導通時間T4和T6.其中，K=Uc，T為PWM載波周期值。

　　依此類推，得出空間電壓矢量在任意扇區(qū)中計算導通時間的一般公式為：扇區(qū)1：扇區(qū)扇區(qū)6：間。

　　3扇區(qū)過渡缺陷的原因分析及解決方法理論上，上述計算空間電壓矢量導通時間的公式?jīng)]有問題，然而試驗過程中，發(fā)現(xiàn)計算出來的ti、t2經(jīng)常出錯；并且當電機運行頻率越低，出現(xiàn)錯誤的次數(shù)越多。經(jīng)過仔細觀察其出錯規(guī)律，發(fā)現(xiàn)這類錯誤總是在電壓矢量的扇區(qū)過渡時發(fā)生。究其原因，主要是變頻器存在以下3種特殊情況。

　?。?）實際電壓矢量V所在扇區(qū)被誤判為相鄰的扇區(qū)，因而由于V計算得到U.、U3合成的電壓矢量也落在這個誤判的扇區(qū)內，這樣計算出來的導通時間不會出現(xiàn)負數(shù)的情況，如所示。從物理意義上理解解即原來要求產生的電壓矢量V被另一電壓矢量所取代，這種純粹由算法誤差導致的偏差是可以容許的。

　?。?）計算反正切變換的算法誤差和除法弓|起截斷誤差導致空間電壓矢量實際扇區(qū)被誤判為相鄰的扇區(qū)。因此，電壓矢量就按照相鄰扇區(qū)的2個開關電壓矢量進行分解。由可知，電壓矢量V（圖中9為一很小的角度）在第1扇區(qū)，應該分解為T2V，和fV4.但是計算的結果是第2扇區(qū)，因此分解結果為和TV2.在物理意義上，由于時間沒有負數(shù)，因此不可能用電壓矢量V2產生如所示的V2而實際計算的T1出現(xiàn)了負數(shù)。同時由推出：T2由于IV>l別為：：iV2i，得出糾錯后導通時間Tr和t/分根據(jù)錯誤產生的原因，可以進行校正，由于扇區(qū)之間的夾角都是60°從徑向關系可以得出：Tr=0，即只有導通，V2或V4都不導通。

　　因此，根據(jù)以上關于扇區(qū)過渡問題的分析結果，第1種情況屬于可以容許的偏差，不在討論之列；后兩種情況在計算過程中都會出現(xiàn)導通時間小于0的問題。但在程序中無法辨別究竟是哪種情況，因此可以把這兩種情況統(tǒng)一歸結，用一種簡單易行的方法來解決，在此針對第3種情況提出解決方法。

　　這樣，實際控制程序中需要增加一個電壓矢量扇區(qū)過渡的糾正程序，其流程為：其中，T/、乃'為糾正前的計算結果，Ti、T2是糾正后的值。

　　這種情況下，由于無法知道V與間的偏差究竟多大，但總在電壓矢量V6左右，因此可以用幅值和j/一樣、方向與V6―致的矢量來代替。因為9很小，V與V幅值相同，因此890°當計算出的導通時間出現(xiàn)小于0時，說明出現(xiàn)了本文指出的兩種扇區(qū)過渡缺陷中的一種，此時調用糾正程序即可。

　　4結論試驗證明，當添加了電壓矢量扇區(qū)過渡糾正程序后，從仿真器實時采集到的數(shù)據(jù)觀察扇區(qū)過渡的情況，其結果完全正確。這就避免了由于計算錯誤造成電壓矢量出現(xiàn)突跳，從而保證了永磁電機轉矩的平穩(wěn)性，完善了SVPWM對永磁電機的控制技術。