空间矢量调制(SVM)电机控制

使用空间矢量脉冲宽度调制来实现用于控制AC电动机的算法

空间矢量调制(SVM)是一种常用技术面向现场控制的控制用于感应电动机和永磁同步电动机。空间矢量调制负责产生脉宽调制信号来控制逆变器的开关,然后产生所需的调制电压来驱动电机以所需的速度或转矩。空间矢量调制也称为空间矢量脉宽调制(SVPWM)。您可以使用马铃薯®金宝app®为电机控制应用实施空间矢量调制技术或利用预构建的SVM库。

SVM目标

考虑空间矢量调制的概念,电机控制上的三相逆变器有六个开关表示如下等效电路。注意,有8个有效的交换配置。

三相逆变器电路连接到电动机的定子绕组。
*开关S2,S4和S6的状态分别与S1,S3和S5互补。

每个开关配置导致施加到电机端子的特定电压。电压是基本空间向量,并表示空间矢量六边形的幅度和方向。

空间向量六边形,基本向量为U1-U8。

三相逆变器电路连接到电动机的定子绕组。

对应于基本空间矢量(方向)和空向量(用于幅度)的切换状态被组合以在空间矢量六边形内的任何位置近似于任何幅度的电压矢量。For example, for every pulse width modulation (PWM) period, the reference vector ‘Uref’ is averaged by using a switching sequence of two adjacent space vectors (U3 and U4 in the figure) for a specified duration of time and a null vector (U7 or U8) for the rest of the period.

通过控制切换序列,因此脉冲的接通时间持续时间,对于每个PWM时段可以实现具有不同大小和方向的任何电压矢量。空间矢量调制技术的目的是产生对应于每个PWM周期的参考电压矢量的切换序列,以实现连续旋转的空间矢​​量。

旋转的参考空间传染媒介的例证。

SVM操作

空间矢量调制技术在参考电压矢量上操作,以产生每个PWM时段的适当栅极信号,其目的是实现连续旋转空间向量。

现场导向的控制建筑学的例证与空间传染媒介调制的。

框图说明了空间矢量调制工作流的一个示例。

对于每一个PWM周期,以电压矢量作为输入参考,SVM算法:

  • 基于参考电压矢量计算和偏移时间
  • 利用选通次数产生双驼峰调制波形
  • 使用Gating时间为变频器开关产生适当的栅极脉冲

SVM算法生成的空间矢量调制电压信号。

产生的调制波具有双驼峰的性质,最大限度地利用了可用的直流母线电压。与正弦脉宽调制(SPWM)技术相比,这提供了更好的额定电压输出。

通过比较调制波和载波所产生的门脉冲。

然后,您可以将所生成的栅极信号应用于三相逆变器的开关以以所需的速度或扭矩驱动电动机。

PWM的硬件支持金宝app

硬件板,如Arduino®,Raspberry PI™和TI板,通过接收调制波形来产生栅极脉冲以驱动电源逆变器。

要了解有关在TI硬件上使用SVM实现面向现场控制的信息,请注意此视频:使用Simulink的PMSMS面向现场控制,第3部分:部署金宝app(4:52)

根据设计要求,采用PWM技术的电机控制算法通常需要在几个kHz的更高频率上执行。在投入硬件测试之前,尽早评估控制体系结构的正确性是很重要的。其中一种方法是使用模拟环境。例如,使用金宝app,您可以模拟和验证控制架构,包括脉冲宽度调制技术,例如空间向量调制,对模型电动机并在早期阶段进行整流错误。

要在Simulink中使用S金宝appVM,请参考空间矢量发生器块

要了解有关如何设计和实现电机控制算法的更多信息,请参阅,电机控制块集Simscape电

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