基于SVPWM的交流电机无速度传感器矢量控制新版系统仿真研究应用.doc
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1、西 南 交 通 大 学本科毕业设计(论文)外文资料翻译年 级:级学 号:1986姓 名:古国粹专 业:电气工程及其自动化指引教师:陆可 年 6月基于SVPWM交流电机无速度传感器矢量控制系统仿真研究摘 要本文依照空间矢量脉宽调制技术基本原理将空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)算法应用于无速度传感器矢量控制系统,用以提高无速度传感控制性能。相应用于异步电机控制,基于SVPWM矢量控制方略电压源逆变器进行了研究。为了验证此办法对的性和可行性,本文提出了一种模仿办法用以预计电机速度进而实现一种简朴无速度传感器系统。这个系统由动态仿真工具Matlab/Simulink软件中交流电机模型来实现。仿真成果
2、表白,该办法在整个可调速范畴内提供了定子磁链和转子转速预计,并且可以提高控制精度。核心字:SVPWM;无速度传感器;矢量控制;电压空间矢量; 简 介由于老式电机速度传感器不但在安装维护和可靠性上都存在某些问题,并且由于其控制精度较低,这个课题现已成为研究热点。逆变器输出电压特性重要是由脉冲宽度控制方略决定。对于工程应用,正弦脉宽控制(SPWM)是最惯用控制办法。它需要计算量较少,并且易于实现,但其直流电压运用率和逆变器传播能力较低。与SPWM相比,SVPWM技术具备直流电压运用率高,输出电压多样化,电压纹波小长处。然而,由于其计算复杂弊端和实时控制难以实现,在逆变器不断改进同步限制了SVPWM
3、技术应用。近年来,由于易于实现,直流电压运用率高达100%等长处,许多先进SVPWM算法被提出并且得到广泛应用。陈国呈,宋文祥,吴辉和孙成波提出了一种新合用于三电平中点钳位式电压源逆变器SVPWM控制方略,此法基于所有多余电压矢量特殊控制2。在3中,作者提出了一种新基于非正交坐标系N电平逆变器空间矢量脉宽控制(SVPWM)算法。该算法可以很容易判断参照空间矢量所在处扇区,并且可以采用简易办法判断各个矢量占空比。本文简介了应用于交流电机控制基于SVPWM无速度传感器矢量控制办法,涉及其基本原理,控制方略分析,仿真和实现。 基本原理空间矢量法是一种应用于交流电机变频调速领域最重要闭环控制技术之一,
4、并且惯用于交流电机动态建模。空间矢量是一种复杂变量,其大小和角度都随时间任意地变化。当前被以为是假定在空间按正弦分布。在矢量控制应用中,转速和转子位置都可以通过使用诸如测速发电机或者编码盘等老式机电传感器来获得。但是,这样增长了驱动系统体积和成本。如果转速和转子位置可以预计,咱们就不必要再使用传感器。这就是所谓无传感器控制技术。无传感器控制技术重要目就是预计转子位置和转速并运用此电机速度参数测量电压和电流。矢量控制,即运用空间坐标变换办法控制交流电机模型。在实现上通过坐标变换将三相坐标系变为两相,再由两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系,由此将交流电机模型转化为直流电机模型。由于电机转速是运用转
5、子磁链直接控制。因而,该系统运用了转子磁链定向控制原理。无速度传感器磁链预计系统是在无传感器控制框架下实现,该控制器普通被设定作用在不同步间周期内(Harnefors,1997)。当前控制回路是最快控制回路,其带宽敞概是采样角频率十分之一。速度控制回路普通至少和磁链控制回路同样快。磁链和速度动态预计(或者更精确说,实际磁链闭环动态预计)应当远比磁链和速度控制回路来得迅速。图1是控制系统构造图。图1. 控制系统构造图如图1所示,速度和转矩PID控制器是分开设计;控制操作实当前两相坐标系上,运用PI控制器计算和误差可以获得输出速度观测值。因而,必要一方面检测出、实时值,由磁链预计获得。系统速度预计
6、基于矢量控制原理,例如,转矩电流和励磁电流解耦控制。这里有两个输入信号:一种是由和产生转矩电流,另一种是由和产生励磁电流。可以由和计算得来。速度预计核心在于通过磁链预计获得和,因而,这个系统被称为间接速度预计系统。 SVPWMSimulink实现老式SPWM控制技术重要是要产生频率可变电压波形去最大限度地逼近正弦波,而不考虑输出电流波形。然而交流电机需要输入三相正弦电流,在电机中产生圆形旋转磁场,从而产生恒定转矩。为了达到这个目,把逆变器和电机看做一种整体并依照与否产生圆形旋转磁场来加以控制,逆变器作用效果会变得更好。这种控制办法叫做磁链跟踪控制,这种办法运用不同电压空间矢量交替追踪磁链轨迹,
7、因而也叫做电压空间矢量PWM(SVPWM)控制。基于空间矢量PWM技术逆变器有许多长处,如转矩脉动小,直流电压运用率高,开关元件损耗较低,调速性能好。因而它合用于高速电机控制系统。ASVPWM模块由逆变器产生空间矢量是有限,并且不能被输出。这种空间角矢量会不断变化。为了获得旋转电压空间矢量,咱们有必要运用在一种正弦周期内作用时间各不相似矢量去合成参照电压空间矢量,矢量产生越多就意味着开关频率越高。因而咱们一方面要判断矢量所在扇区,然后依照伏-秒平衡原则运用该扇区相邻两个非零矢量和零矢量去合成等效参照矢量。因而当电压矢量作用在不同扇区时,咱们还要计算时间用以合成参照矢量,最后,生成SVPWM调制
8、波形。Simulink设计由如下几种模块构成:1、 扇区判断模块这一步旨在通过电压矢量在,二维坐标系下分量,判断其所在扇区,扇区号由如下几种二进制代码输出。扇区鉴定:如果0,则使A=1;否则,A=0;如果0,则使B=1;否则,B=0;如果0,则使C=1;否则,C=0;扇区号N=A+2B+4C。其中和由有关电压输入。扇区判断原理图如图2所示:图2. 扇区判断模块原理图2、 X、Y、Z和、并行计算模块并行计算调制时间,可运用如下等式: (1) (2) (3) 其中是PWM开关周期,是基波电压幅值。Simulink模块原理如图3和图4所示:图3. 并行计算X、Y、Z模块原理图图4. 并行计算、模块原
9、理图3、 无速度传感器控制模块矢量控制系统是由不同旋转角频率来控制;因而不必要构成闭环磁通。在这个控制系统中,只需要获得转矩电流,从而获得转子速度。可以通过如下等式得到: (4) 其中是转矩电流,由定子电流通过3s/2r坐标变换获得。4、 转速计算模块转速计算模块原理图如图5:图5. 转速计算模块原理图B基于SVPWM无速度传感器矢量控制系统Matlab/Simulink仿真系统由以上几种模块和控制单元进行设计。基于SVPWM无速度传感器矢量控制构造模型如图6所示。图6. 无速度传感器矢量控制系统原理图此控制系统涉及速度控制器,转矩控制器,尚有某些其她模块,如2r/2s变换模块,I/U转换模块
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