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数学建模论文: svpwm的调制技术的优化

摘要:本文分析了空间矢量调制(SVPWM)控制方法,指出空间矢量控制实际上也是一种优化的正弦波脉宽调制,在给出了数学模型的基础上,并对三种调制方式进行了较为详尽的分析,然后利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对该系统运行情况进行仿真研究。
论文关键词:MATLAB/SIMULINK,正弦波脉宽调制,空间矢量调制,仿真

空间矢量控制(SVPWM)是目前电机控制的研究重点,他不仅改善了正弦脉宽调制的电源电压利用率低,三相绕组中电流谐波成分多的缺点,并且在深入的研究发现,其实SPVWM是对SPWM调制的一种优化,可以做到几种PWM统一研究。

2 空间矢量调制(SVPWM)

2.1 SVPWM波调制原理

设交流电机定子三相绕组对称,绕组轴线作空间分布,电机的理想供电电压为三相对称正弦电压,其表达式如下:

仿真 (1)

svpwm的调制技术的优化 (2)

空间矢量调制 (3)

合成电压空间矢量定义为如下:

正弦波脉宽调制 (4)

式中 MATLAB/SIMULINK

在PWM变频调速中,调制深度决定了脉冲的宽度,即线电压的幅值,换而言之,就是为了使空间电压矢量的作用效果与参考电压矢量的作用效果保持相同,必须使得两者的伏秒值相同。

空间矢量调制 (5)

MATLAB/SIMULINK (6)

由上述方程可以得到:

空间矢量调制 (7)

由上式(6)中,T1、T2如果不足时,插入零矢量补足。

正弦波脉宽调制 图1 电压空间矢量 图2 第三扇区矢量

假定向量(在第三扇区)在轴的投影分别是(如图2所示),PWM的周期为。可以得:

正弦波脉宽调制 (7)

同样可以计算出在其它扇区内空间矢量作用的时间

空间矢量调制 (8)

2.2电压空间矢量( SVPWM)的算法

确定矢量所在的扇区,由二相三相坐标变换可得:

空间矢量调制 (9)

(1)如果,则A=1,否则A=0;

(2)如果,则B=1,否则B=0;

(3)如果,则C=1,否则C=0;则扇区N=A+4B+2C

相邻两矢量作用时间的确定

空间矢量调制 (10)

对不同的扇区的,按如表1取值。若出现svpwm的调制技术的优化,则空间矢量调制MATLAB/SIMULINK

表1 的赋值表

扇区号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Z Y -Z -X X -Y

Y -X X Z -Y -Z

确定矢量的切换点

MATLAB/SIMULINK 空间矢量调制 正弦波脉宽调制 ,则在不同的扇区内根据表2进行赋值。

表2 开关切换的赋值表

svpwm的调制技术的优化

扇区号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

由上面的开关切换分配表可以看到,如果对于零空间矢量U0和U7的作用时间分配方案进行不同的处理,就可能得到不同的结果,假设U0和U7的总时间为t0,且U0=,则U7=svpwm的调制技术的优化,于是就可以根据的不同得到不同的调制波。

4 仿真研究和结果

4.1仿真实验:

正弦波脉宽调制

spwm仿真图

仿真

图1.时的波形

正弦波脉宽调制

图2.时的波形

仿真

图3.正弦波脉宽调制时的波形

4.2 仿真结果

从仿真结果上可以看到,对于不同点值,可以得到不同的调制波,能够有效的减少开关的次数,但是由于的变化,使得调制波形发生畸变,调制波形发生不对称,这样会使得开关器件的功耗不同,如果能够调制出减少开关次数又能使得其功耗相等的调制波,是我们以后研究的方向。


参考文献
[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M]. 北京:机械工业出版社,1992.
[2] 谢宝昌.电机的dsp控制技术极其应用北京:北京航空航天大学出版社,2005.
[3]薛定宇.控制系统计算机辅助设计—MATLAB语言及应用[M].北京:清华大学出版社,1998.