摘  要： 介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的組成，空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）的理論及其算法在系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了Simulink仿真。仿真結(jié)果表明：采用SVPWM算法控制永磁同步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流諧波成份較少，控制效果較好，具有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞： 空間矢量脈寬調(diào)制；永磁同步電動(dòng)機(jī)；Simulink；定子繞組電流

　隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)的控制技術(shù)也日趨成熟，且在工業(yè)界得到了廣泛的應(yīng)用。采用空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）算法控制PMSM，將在PMSM的三相定子繞組中產(chǎn)生正弦波電流，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電動(dòng)機(jī)按要求的速度運(yùn)轉(zhuǎn)。與直接的正弦脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù)相比，PMSM控制簡(jiǎn)單，數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方便，且在電機(jī)線圈的電流中產(chǎn)生更少的諧波成分，降低了電機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，提高了對(duì)IGBT逆變橋直流供電電源的利用效率[1,2]。
1 PMSM控制系統(tǒng)的構(gòu)成
    PMSM控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。三相交流輸入經(jīng)過(guò)二極管橋式整流電路整流之后得到直流電壓，由DSP芯片產(chǎn)生的SVPWM脈沖控制IGBT逆變橋，并給IGBT逆變橋供電，從而在由逆變橋驅(qū)動(dòng)的PMSM三相定子繞組中產(chǎn)生互差120°電角度的正弦波電流，形成等幅的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電機(jī)按照一定的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

1.1 IGBT逆變橋
    PMSM控制系統(tǒng)中的IGBT逆變橋如圖2所示，Ua、Ub和Uc是其電壓輸出，T1～T6是6個(gè)IGBT，它們分別被a，a′，b，b′，c和c′這6個(gè)來(lái)自DSP芯片的控制信號(hào)所控制，U、V和W分別為PMSM的定子三相繞組。當(dāng)逆變橋上半部分的一個(gè)IGBT開(kāi)通時(shí)，其下半部分相對(duì)應(yīng)的IGBT應(yīng)被關(guān)閉，即a、b或c為1時(shí)，則a′、b′和c′為0。a、b和c為0或?yàn)?的狀態(tài)，決定了T1～T6這6個(gè)IGBT的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而決定了Ua、Ub和Uc三相輸出電壓的波形情況。如果用SVPWM脈沖控制這6個(gè)IGBT的通和斷，則PMSM的三相定子電流波形接近于理想的正弦波形，從而產(chǎn)生恒定角速度旋轉(zhuǎn)的圓形磁場(chǎng)，使PMSM按指定的速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

    由圖2可得到逆變橋輸出的相電壓矢量與開(kāi)關(guān)狀態(tài)矢量的關(guān)系[1,4]如式（1）所示。
  
 

    將Tcm1、Tcm2、Tcm3與設(shè)置為連續(xù)增/減模式的DSP芯片定時(shí)器進(jìn)行比較后得到PWM脈沖，控制圖2中的三個(gè)橋臂的通斷，從而在PMSM的三相定子繞組產(chǎn)生相位差為120°的正弦波形電流。

    從仿真波形可以看出，定子繞組電流和電機(jī)轉(zhuǎn)速除了在啟動(dòng)瞬間有較多的諧波成份外，迅速穩(wěn)定之后波形還是比較理想的：定子三相繞組電流基本呈相位差為120°的正弦波形，電機(jī)轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定在160 rad/s，即為160/(2pi)×60=1 528 r/m，與選定的電機(jī)參數(shù)完全一致。另外通過(guò)改變SVPWM脈沖頻率可以方便地改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。
    本文介紹了采用SVPWM脈沖控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理及其實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，建立了系統(tǒng)的Simulink仿真模型，并對(duì)模型運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：采用SVPWM技術(shù)控制永磁同步電機(jī)是一種理想的控制方法，相較于其他的PWM調(diào)速方法，這種方法算法簡(jiǎn)單，定子繞組電流諧波成分少，直流電壓利用率高，有著廣闊的應(yīng)用前景。
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