运动控制-SVPWM算法控制.

课程设计用纸Ⅰ摘要随着全控型快速半导体自开关器件和智能型高速微控制芯片的发展，使得数字化PWM成为PWM控制技术发展的趋势。电压空间矢量脉宽调制(SpaceVectorPulseWidthModulation，简称SVPWM)控制技术是一种优化了的PWM控制技术，和传统的PWM法相比，不但具有直流利用率高(比传统的SPWM法提高了约15%)，输出谐波少，控制方法简单等优点，而且易于实现数字化。本设计实现了SVPWM控制的算法，先进性3/2变换，判断矢量所在扇区，最后输出PWM波形。文中对SVPWM的基本原理进行了分析，并通过Matlab的simulink仿真工具对SVPWM模型仿真。关键字：SVPWM，仿真，建模，算法，Matlab/Simulink课程设计用纸ⅡAbstractTogetherwiththecontinualdevelopmentofall-controlledfastsemiconductorself-turn-offdevicesandintelligenthighspeedmicro-controlchip,thedigitizedPWMisbecomingthetrendofPWMcontroltechniquedevelopment.However,thetraditionalSPWMmethodismoresuitableforanalogcircuits,andthetraditionalSPWMcannotadapttothedevelopmenttrendofthedigitizationofthemodempowerandelectric.Space-vectorpulsewidthmodulation(SVPWM)isakindofsuperiorizedPWMcontroltechnique:achievingtheeffectiveutilizationoftheDCsupplyvoltage(comparedwiththetraditionalSPWM,reducedby15.47%),havinglittleharmonicoutputandtheeasycontrolmethod,furthermoreeasytorealizethedigitization.ThisdesignrealizetheSVPWMcontrolalgorithm,advanced3/2transformation,judgevectorinsector,andfinallyoutputPWMwaveform.InthispaperthebasicprincipleofSVPWMareanalyzed,andthroughMatlabsimulinksimulationtooltoSVPWMmodelsimulation.KEYWORDS:SVPWM，simulation，modeling，algorithm，Matlab/Simulink课程设计用纸Ⅲ目录第1章绪论........................................................................................................................................11.1MATLAB仿真工具SIMULINK简介.......................................................................................11.2SVPWM简介..........................................................................................................................2第2章SVPWM分析.............................................................................................................................32.1SVPWM算法...........................................................................................................................32.2SVPWM法则推导..................................................................................................................52.33/2变换...............................................................................................................................62.3.1坐标转换的基本思路...............................................................................................62.3.23s/2s变换...............................................................................................................82.4扇区判断的算法..................................................................................................................8第3章SVPWM的SIMULINK实现...................................................................................................113.13/2变换.............................................................................................................................113.2扇区判断............................................................................................................................113.3开关矢量时间确定............................................................................................................143.4确定电压矢量及其作用时刻............................................................................................143.5PWM的Simulink仿真实现...............................................................................................163.6SVPWM仿真总图.................................................................................................................17结论................................................................................................................................................20参考文献............................................................................................................................................21课程设计用纸第1页第1章绪论1.1MATLAB仿真工具SIMULINK简介MATLAB是美国MathWorks公司的产品，是一个高级数值分析、处理与计算的软件。SIMULINK是MATLAB的进一步扩展，比传统的仿真软件更直观和方便其最为显著的特点是具有控制系统模型图形组态输入与仿真功能，只需在图形窗口画出所需分析、设计的控制系统方框图，软件本身就能对模型系统进行线性化处理和动态仿真。采用SIMULINK仿真方法对SVPWM进行辅助设计，可通过计算机修改参数，直到获得理想的特性为止。通过仿真研究，实现优化设计，这对高性能的变频调速系统具有一定的应用价值和现实意义。在MATLAB中，Simulink是一个比较特别的工具箱，它具有两个显著的功能:Simu(仿真)与Link(链接)，是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境。具有模块化、可重载、可封装、面向结构图编程及可视化等特点，可大大提高系统仿真的效率和可靠性;同时，进一步扩展了MATLAB的功能，可实现多工作环境间文件互用和数据交换。它支持线性和非线性系统、连续时间系统和离散时间系统、连续和离散混合系统，而且系统可以是多进程的。Simulink提供了友好的图形用户界面(GUI)，模型由模块组成的框图来表示，用户建模通过简单的单击和拖动鼠标的动作就能完成。Simulink的模块库为用户提供了多种多样的功能模块，其中有连续系统(Continuous)、离散系统(Discrete)、非线性系统(Nonlinear)等几类基本系统构成的模块，以及连接、运算模块。而输入源模块(Sources)和接受模块(Sinks)则为模型仿真提供了信号源和结果输出设备。模型建立后，可以直接对它进行仿真分析。可以选择合适的输入源模块(如正弦波((SineWave))作信号输入，用适当的接收模块(如示波器(Scope))观察系统响应、分析系统特性、仿真结果输出到接收模块上。如果仿真结果不符合要求，则可以修改系统模型的参数，继续进行仿真分析。课程设计用纸第2页1.2SVPWM简介SVPWM是近年发展的一种比较新颖的矢量控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波。SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。课程设计用纸第3页第2章SVPWM分析2.1SVPWM算法SVPWM实际是对应三相电压源逆变器功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合。按一定规律来控制逆变器三对桥臂晶体管的通断，将直流侧电压变为三相正弦电压输出。三相逆变电路如图1所示。将逆变桥看作理想开关，并且定义开关量a、b、c为A、B、C三相的开关状态。6个功率晶体管受3组、6个开关（1、4，3、6