基于fpga的svpwm算法的实现毕业论文(编辑修改稿)

基于fpga的svpwm算法的实现毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

,UB,UC分别加在三相绕组上。 可以定义三个定子电压空间矢量 Ua， Ub,Uc使它们的方向始终 位 于各相绕组的轴线上，而 其幅值则随时间按正弦规律脉动，时间相位 相互 错开的角度也是 2π /3。 与电机原理中三相脉动磁动势相加后产生旋转磁动势相仿， 就 可以证明，三相定子电压空间矢量相加的合成 得 空间矢 量 uref是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变， 其幅值 是每相电压值的 3/2倍。 其中合成矢量 uref以 电源角频率 ω 1为电气角速度作恒速旋转 [2]。 用公式表示，则有 : ref a b cu U U U   () 与定子电压空间矢量相仿 ， 可以定义定子电流和磁链的空间矢量 Iref和 Ψ ref。 当 三相 异步电 机的三相对称定子绕组由 三相平衡正弦电压供电时，对每一相都可以写出电压平衡方程式，三相 电压平衡方程式相加，即得用 合成空间矢量表示定子电压方程式为 : refref ref ref du R I dt () 式中 uref 定子三相电压合成空间矢量 ； 式中 Iref 定子三相电流合成空间矢量 ； 式中 Ψ ref 定子三相磁链合成空间矢量。 当电动机转速不是很低时，定子电阻压降 很小 ，可忽略不计， 所以 定子合成 28 磁链空间矢量的近似关系为 ： refref du dt () 当电机由三相平衡正弦电压供电时，电 机定子磁链 的 幅值恒定，其 在 空间 中以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形（简称为磁链圆）。 这样定子磁链旋转矢量可用下式表示 ： 1jtref me  () 其中， Ψ m是磁链 Ψ ref的幅值， ω 1为其旋转角速度。 由式 ： 111 jj j t 21 m 1 md ( e ) j e = ed tre f mu t      （ t+ ） () 当磁链幅值 Ψm 一定时， uref的大小与 ω 1（或 电压频率 f1）成正比，其方向则与 磁链矢量 Ψ ref正交，即磁链圆的切线方向，如图 所示 ： ω1ψr e fur e fur e f 图 旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹 当磁链矢量 Ψ ref在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动 了 2π rad，其轨迹与磁链圆重合。 这样， 我们可以看到电机旋转磁场的问题就转化为电压矢量旋转的问题 [2]。 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场 在常规的 PWM 变压变频调速系统 当 中， 三相 异步电动机由六拍阶梯波逆变器供电 时 ， 电压并不是三相正弦电压，那么，电压空间矢 量 如图 ： 28 Ψ3Ψ4Ψ5Ψ6Ψ1Ψ2u5u6u1u2u3u4Δ Ψ2Δ Ψ1O 图 六拍阶梯波逆变器供电电压矢量 可 以 从图中看到，六拍 的阶梯波逆变器 电压矢量在空间坐标轴上所产生的磁链增量 将会 形成一个封闭的正六边形，所以在电机运行过程 当 中会 在空间中 产生脉动的转矩。 如果我们 分析其开关矢量，如图 ，取上桥臂开关 VT VT VT5导通时取 1，下桥臂 VT VT VT2 导通时取 0可得 8 种开关状态 ，而 8 种开关状态形成图 [2]。 ABCV T 1V T 2V T 3V T 4V T 5V T 6NUd c 100110110u3u4u5u6u78u21001 图 三相逆变器示意图 图 各 开关合成矢量 其中 11 000这两种开关 模式所形成的电压矢量为 0，其余开关状态 形成的矢量 相互间隔隔 π /3。 开关状态的合成 矢量 原理如图 ： ACBu1uaucub 图 开关合成矢量 我们以 100 这种开关模式为例，如图 N点为电压参考点， VT1 导通， 28 VT4关断，在空间坐标系中形成 ua矢量，其 幅 值为 2Udc/3， VT3 关断 ， VT6 导通 ，VT5关断， VT2 导通分别形成 uc， ub矢量，其 幅值 为 Udc/3，在空间坐标轴 当中通过矢量合成矢量 u1， u1的幅值为 Udc。 我们设 逆变器 工作开始时定子磁链空间矢量为 1 ，在第一个π /3 期间，电机上施加的电压空间矢量为图 ，按照式 可以写成 11ut  () 也就是说，在π /3 所对应的时间 Δ t 内，施加 u1的结果是使定子磁链 Ψ 1产生一个 磁链 增量 ΔΨ 1，其幅值与 |u1|成正比，方向与 u1 一致，最后得到图所示的新的磁链 Ψ 2，而以此类推可以写成 ΔΨ 的通式 iiut  i=1,2,3„„， 6 () 而 1i i i     () Ψ2Δ Ψ2Δ Ψ iu1A BCOΨ1 图 Δ t与 ΔΨ 间的关系 电压空间矢量的 线性组合 可以 设想， 如果 我们能够使磁 链 的增量 如图 中的 ΔΨ 1 ΔΨ 12ΔΨ 13ΔΨ 14那样变化，我们就可以得到一个轨迹逼近圆形的 磁链 ， 磁链 增量越密集， 磁链 轨迹 就 越接近圆形。 为了能合成这样的多个 磁链 增量，我们可以采取使用开关电压矢量的线性组合来完成，如图 ，采用 u1矢量和 u2矢量的线性组合则能合成新的矢量 Tu，也就相当于采用两个磁链增量在空间中矢量合成一个新的磁链增量，当每个扇区都采取相邻的两个开关电压矢量合成新的磁链， 我们可以得到一个逼近圆形的磁链，也就达到了我们电机旋转的要求 [2]。 28 Ψ2u1Δ Ψ1 1Δ Ψ1 2Δ Ψ1 3Δ Ψ1 4Ψ1OΔ Ψ1 Ψ3Ψ4Ψ5Ψ6Ψ1Ψ2u5u6u1u2u3u4Δ Ψ2Δ Ψ1OΔ t1u1Δ t2u2T u 图 逼近圆形磁链增量轨迹 图 合成矢量 而为了实现这一目的，如图 我们引入了一个旋转的人为合成的旋转矢量 uref， 作为我们的参考的电压矢量，我们将采用开关电压矢量矢量合成这个参考矢量 ，例如使用开关电压矢量 u1， u2合成参考矢量 [5][10]。 公式如下 : 1212ref ttTu u uTT () u11 1tT2 2t uTu2Turef 图 电压矢量线性组合 同样其他不同的参考矢量位置我们采取离参考矢量最近的开关电压矢量来进行线性合成。 如图 把整个空间坐标分成六个扇区，每个扇区都使用相邻的开关矢量合成参考矢量 [2]。 1 0 00 1 00 1 10 0 11 0 1ⅢⅠⅤⅣⅥⅡu1u3u4u5u6u7u8u21 1 00 0 01 1 1 图 扇区分布图 28 空间矢量控制 算法 恒压频比 在 异步电 机的 VVVF 系统当中，进行电机调速时为了 保持电机每极磁通量为额定值不变可以由以下公式得 s NsE f N k  () 式中 gE 为隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值 (V)； 1f 为定子频率 (Hz)； sN 定子每相绕组串联匝数； Nsk 定子基波绕组系数； m 每极气隙磁通量 (Wb)。 在基频以下调速需要满足 1gEf 常 数 () 当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻，而认定相电压 Us≈ Eg，可得下式： 1sUf 。