ESP三相SVPWM控制器的simulink仿真

简介: ESP三相SVPWM控制器的simulink仿真

1.算法描述

   SVPWM则以三相的合成矢量为出发点,其基本思想为:在数学意义上的abc轴也好,αβ轴也好,其产生的电压都应该等于dq轴合成的那个电压。那么只要让驱动桥最终所产生的电压矢量跟dq轴的合成电压矢量是一样的那就达到了这个目的。

SVPWM仿真搭建时需要注意和解决的几个问题。

(1)、电压空间矢量所在扇区的判断;

(2)、基本矢量作用时间的计算;

(3)、基本矢量的作用顺序及扇区切换点时间确定。

只要解决以上3个问题,就能实现SVPWM。

    SVPWM,即空间矢量脉宽调制,由于在相同直流母线电压下的电压利用率比SPWM(正弦脉宽调制)高约15%,因而被广泛应用于电机伺服驱动以及变频器等场合。然而,传统的SVPWM算法实现需要判断矢量的扇区位置并计算矢量作用时间,求解过程设计较多浮点、三角函数与除法等运算,这对于低成本的微控制器而言,其运算难度较大。因此,设计一种运算简单,易于微机实现的改进SVPWM算法具有重要意义。

   可见SVPWM部分的目的就是把输入的 , 转换成六个开关管的导通时间,对应电机需要的ABC三相绕组电压。通过数字方式实现矢量控制时,往往以占空比(实际为微机中用于产生PWM的比较值)代替实际电压值。因此,在实现SVPWM时,仅需处理相应的坐标变换即可。

   按电机绕组为星形连接为例,传统SVPWM按照8种开关状态进行分区,是基于六扇区进行矢量的分解与计算的,实际上(110,101,011)均可由(100,010,001)两两合成,即可简化为三扇区。如下图所示:

1.png

图2 六扇区与三扇区

   为与电机相轴区分,将(100,010,001)三电压矢量方向分别称为U、V和W轴。由于 , 是比较值形式的,将其坐标变换至UVW轴后将直接是每相上桥臂的占空比(比较值)。由于平面矢量合成仅需两个线性无关的基本矢量,因此只需在UVW三轴中任意选择两个作为一个基,这里选取UV两轴。

   为与电机相轴区分,将(100,010,001)三电压矢量方向分别称为U、V和W轴。由于 , 是比较值形式的,将其坐标变换至UVW轴后将直接是每相上桥臂的占空比(比较值)。由于平面矢量合成仅需两个线性无关的基本矢量,因此只需在UVW三轴中任意选择两个作为一个基,这里选取UV两轴。

2.png

αβ轴到UV轴的矢量分解图如上图所示,其满足平行四边形法则,由图有

3.png

根据UV轴坐标的正负与大小关系,可将平面分为三个扇区,如图3所示,图中“+”号表示值为正数,“-”号则表示值为负数,在W轴线上有U=V。

4.png

   前面提到,UVW轴坐标将直接是每相上桥臂的占空比(比较值),而在实际微机中比较值不能是负数,因此当UV中坐标出现负值时,可通过轴间对称性等效转换为另外两轴的正坐标。以SVPWM的五段法为例,即零矢量全部为000矢量,其三相占空比(比较值)TA、TB与TC表达式如表3-2所示。

5.png

   SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法,是由三相功率逆变器的六个功率开关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形。空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同,它是从三相输出电压的整体效果出发,着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。SVPWM技术与SPWM相比较,绕组电流波形的谐波成分小,使得电机转矩脉动降低,旋转磁场更逼近圆形,而且使直流母线电压的利用率有了很大提高,且更易于实现数字化。

6.png

2.仿真效果预览
matlab2022a仿真结果如下:

7.png
8.png

3.MATLAB核心程序

9.png

相关文章
升压斩波电路的simulink建模与仿真
本课题基于MATLAB2022a,利用Simulink对升压斩波电路进行建模与仿真,采用双闭环结构实现电池和电机控制。升压斩波电路通过周期性开关控制功率器件,将输入直流电压提升至更高水平,在电源供应、电机驱动及可再生能源系统中有广泛应用。仿真结果显示了其基本工作原理和性能。
|
1月前
|
算法 数据安全/隐私保护
基于pi控制的数字锁相环simulink建模与仿真
数字锁相环(DPLL)为通信与信号处理领域提供频率与相位的自动跟踪。本设计采用MATLAB 2022a实现,含详细中文注释与操作视频。核心算法基于PI控制器优化系统稳定性和精确度。由鉴相器检测相位差,经环路滤波器积分放大后,数字频率控制器调整输出频率,通过分频器形成闭环。系统锁定状态下相位误差稳定,适合高精度信号处理与同步。
基于PID控制器的直流电机位置控制系统simulink建模与仿真
**摘要:** 构建基于PID的直流电机位置控制系统,利用PID的简易性和有效性实现精确控制。在MATLAB2022a中进行系统仿真,展示结果。控制器基于误差(e(t))生成控制信号(u(t)),由比例(K_p)、积分(K_i)和微分(K_d)项构成。系统采用三层控制环:位置环设定速度参考,速度环调节实际速度,电流环确保电流匹配,以达成期望位置。
基于6个IGBT的全桥电路simulink建模与仿真
该文主要介绍了基于6个IGBT的全桥电路在MATLAB2022a中的Simulink建模与仿真。文中展示了系统仿真结果的多张图片,并简述了三相全桥逆变器的工作原理,包括电路结构和控制IGBT开关状态的方法。全桥电路应用于变频驱动、逆变器、电动汽车和可再生能源领域,实现高效能量转换和精确控制。通过PWM调制,可适应不同应用需求。
DC-MOTOR直流电机的simulink建模与性能仿真
使用MATLAB2022a和Simulink构建的DC电机模型进行仿真,展示了电机在240V电枢电压和150V励磁绕组输入下的性能。仿真输出包括转速、电枢及励磁电流、电磁转矩随时间的变化。结果以图像形式呈现,揭示了电机在洛伦兹力和电磁感应定律作用下的工作原理,通过电流与磁场的交互转换电能为机械能。直流电机借助换向器维持稳定的电磁转矩,并遵循法拉第电磁感应定律和楞次定律。
|
4月前
|
异构计算
【Simulink】锁相环模块
【Simulink】锁相环模块
|
4月前
【Simulink】基于FCS-MPC的带阻感负载的三相逆变器电流控制(Matlab Function)
【Simulink】基于FCS-MPC的带阻感负载的三相逆变器电流控制(Matlab Function)
基于转换器 (MMC) 技术和电压源转换器 (VSC) 的高压直流 (HVDC) 模型(Matlab&Simulink实现)
基于转换器 (MMC) 技术和电压源转换器 (VSC) 的高压直流 (HVDC) 模型(Matlab&Simulink实现)
|
算法
基于arx模型的MPC预测控制器simulink仿真
基于arx模型的MPC预测控制器simulink仿真
313 0
|
算法 芯片
直流电机 PID 控制系统仿真研究(Simulink实现)
直流电机 PID 控制系统仿真研究(Simulink实现)
212 0