CN101237216A - 采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法 - Google Patents
采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101237216A CN101237216A CNA200810018898XA CN200810018898A CN101237216A CN 101237216 A CN101237216 A CN 101237216A CN A200810018898X A CNA200810018898X A CN A200810018898XA CN 200810018898 A CN200810018898 A CN 200810018898A CN 101237216 A CN101237216 A CN 101237216A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- action time
- vector
- voltage
- space vector
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明涉及变频器频率的控制方法，具体地说是一种采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法。本发明采用了“七段式空间矢量”的运算方法，使交流电机产生圆形磁场，减少电机产生的脉动转矩，使机器振动更小，再加上“采用了对称的SVPWM的新技术”使输出信号的谐波少，波形质量清晰更好，电源电压更稳定。另外，采用特殊的运算方法，进一步提高了运算效率，使载波频率最高可达25KHz，输出频率最高可达4500Hz，成为国内首创。本发明有效提高了普通变频器的特性，填补了我国高频变频器的空白。广泛应用于高速切削机床、高速气流纺织机、航空航天等领域，深受客户的青睐。
Description
技术领域
本发明涉及变频器频率的控制方法，具体地说是一种采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法。
背景技术
空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术实际上是对应于交流感应电动机的三相电压逆变器的功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合，这种开关触发顺序和组合将在电机定子三相绕组线圈中产生三相互差120度电角度波形失真较小的正弦波电流。实践证明，与直接的正弦脉宽调制(SPWM)技术相比，SVPWM在输出电压或电机绕组线圈中的电流中会产生更少的谐波，提高了对电压源逆变器直流供电电源的利用率。因而，SVPWM技术在目前的变频器上得到了广泛的应用。
SVPWM技术是通过与基本的空间矢量对应的开关状态的组合，来获得定子的参考电压矢量，大多数的变频器采用的是5段式空间矢量运算法，其算法由于将零矢量集中插入，因此在低频时明显会出现输出不平稳的现象，现在常用的变频器存在如下缺点：1、输出信号的脉动转距较大，因而振动大、噪音高；2、运算算法效率低下，很难进一步提高输出频率。
发明内容
本发明的目的在于寻求一种采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法。以提高驱动电动机转速，同时使变频器的输出转矩更大、振动更小、噪音更低。
按照本发明提供的技术方按，所述七段式空间失量运算法提高变频器频率的方法包括：
步骤一、确定旋转电磁场空间电压矢量的扇区号：在每个PWM周期内，根据电机电磁场的旋转角θ，利用公式：S＝Int(θ/60)求得空间矢量所在扇区的扇区号S；其中，0℃＜θ＜360℃，0≤S≤5；
步骤二、求得扇区号S后，再确定与该扇区相邻的两个基本矢量，并通过改变相邻的两个基本矢量的作用时间，来保证所合成的电压空间矢量幅值相等，为了要获得每个矢量的作用时间，必须进行快速的三角函数运算和一系列变换运算；
步骤三、添加零电压矢量：为了使旋转电磁场的磁链的旋转速度平滑，将零电压矢量平均分成三次插入对应的扇区，其具体插入顺序是：
1)每个扇区的开始插入一个零电压矢量000，作用时间t0/4；
2)插入第一个非零电压矢量，作用时间t1/2；
3)插入第二个非零电压矢量，作用时间t2/2；
4)插入零电压矢量111，作用时间t0/2；
5)插入第二个非零电压矢量，作用时间t2/2；
6)插入第一个非零电压矢量，作用时间t1/2；
7)插入零电压矢量000，作用时间t0/4。
采用该运算方法后，由于将零矢量分三段分别插入，由3段零矢量和4段相邻的2个非零矢量组成，3段零矢量分别位于PWM(脉宽调制)波的开始、中间和结尾，如此使得每相每个PWM波输出只使功率器件开关一次，使得输出信号的脉动转距减小。
特别在软件技术上，采用了“七段式空间矢量的运算方法”，使交流电机产生圆形磁场，减少电机产生的脉动转矩，使机器振动更小，再加上“采用了对称的SVPWM的新技术”，使输出信号的谐波更少，波形质量清晰度更好，电源电压更稳定。另外，采用特殊的运算方法，进一步提高了运算效率，使载波频率最高可达25KHz，输出频率最高可达4500Hz，成为国内首创。本发明有效提高了普通变频器的特性，填补了我国高频变频器的空白。广泛应用于高速切削机床、高速气流纺织机、航空航天等领域，深受客户的青睐。
上述每段的作用时间是根据电机运行时的磁场参数而确定的，其中，t0是零电压矢量的总作用时间，t1是第一个非零电压矢量总作用时间，t2是第二个非零电压矢量总作用时间。所有零电压矢量的总累计时间是不变，这就是七段式空间矢量运算的基本定义。
分三次插入零电压矢量，就是为了要在每个阶段，仅使输出开关管开关一次，从而减少驱动管的功耗和加快程序执行速度。
本发明的优点是：1、提高了变频器的性能，简化了机器的操作，尤其在提高变频器频率上有独特效果。2、变频器具有输出转矩更大、振动更小、噪音更低、功能更全等特点，特别在软件实现技术上，效率更高。3、使交流电机产生圆形磁场，减少电机产生的脉动转矩，使机器振动更小，输出信号的谐波更少，波形质量清晰更好，电源电压更稳定。
附图说明
图1是系统主程序框图。
图2是周期中断程序框图。
图3是第1扇区位置PWM实例及其占空比。
具体实施方式
系统主程序中：
1、上电复位：当3.3V电源电压升到3V时，复位电路将产生一个150ms的复位信号，使DSP(数字信号处理器)芯片复位，然后，DSP开始工作。
2、DSP系统寄存器初始化：DSP复位后，必须先设置其各种内部寄存器的工作参数，DSP才能正常运行。必须设置的内部寄存器有：系统控制和状态寄存器，I/O端口复用控制寄存器，I\O端口数据和方向控制寄存器。
3、周期定时器初始化：必须初始化以下寄存器，定时控制寄存器，周期寄存器，比较寄存器，比较控制寄存器，比较方式控制寄存器，全局通用定时器控制寄存器等。
4、使能中断功能：初始化以下寄存器，中断标志寄存器，中断屏蔽寄存器，CPU中断标志寄存器，CPU中断屏蔽寄存器等。
5、读取系统工作参数：从EEPROM中读取变频器的各种运行参数到DSP的内存中，供运算使用。
6、进入系统主循环：主程序首先检查各个端口的状态，判断是否有报警异常发生，如果有异常立即报警。再检查键盘输入是否有按键，如有按键按下，处理相应的按键。
在周期中断：
1、在每个PWM周期内，根据电机磁场的旋转角θ及函数S＝Int(θ/60)(是求整数函数)求得空间矢量所在的扇区号S。在每个PWM周期内，根据电机磁场的旋转角，用上述快速算法迅速求得空间矢量所在的扇区号。
2、求得扇区号S后，就可以确定该扇区相邻的两个基本矢量，通过改变相邻的两个基本矢量的作用时间，来保证所合成的电压空间矢量幅值相等，为了要获得每个矢量的作用时间，必须进行快速的三角函数运算，此运算速度和精度将影响到最高载波频率和输出波形的质量。因此，必须进行快速和高精度的运算，所以采用了带内部插值函数的快速运算算法，来满足要求。
3、添加零电压矢量：为了使功率开关管的功率损耗最小，需要添加零电压矢量；为了使磁链的旋转速度平滑，零电压矢量不是集中插入，而是将其平均分成三次插入，但其作用的累积时间是不变的，其具体实现顺序是：
1)每个扇区的开始插入一个零电压矢量000，作用时间t0/4；
2)插入第一个非零电压矢量010，作用时间t1/2；
3)插入第二个非零电压矢量110，作用时间t2/2；
4)插入零电压矢量111，作用时间t0/2；
5)插入第二个非零电压矢量110，作用时间t2/2；
6)插入第一个非零电压矢量010，作用时间t1/2；
7)插入零电压矢量000，作用时间t0/4。
上述每段的作用时间是根据电机运行时的磁场参数而确定的，t0是零电压矢量的总作用时间，t1是第一个非零电压矢量总作用时间，t2是第二个非零电压矢量总作用时间，零电压矢量是产生零输出电压的一种功率管的开关状态，非零电压矢量是产生有效的非零输出电压的另一种功率管的开关状态。
采用本发明提供的技术后，进一步提高了运算效率，使载波频率最高可达25KHz，输出频率最高可达4500Hz，成为国内首创。本发明有效提高了普通变频器的特性，填补了我国高频变频器的空白。广泛应用于高速切削机床、高速气流纺织机、航空航天等领域，深受客户的青睐。
图3中，“t0/4”是指零电压矢量的总作用时间“t0”的四分之一时间，同理“t1/2”指第一个非零电压矢量总作用时间“t1”的二分之一，依此类推；“000”、“111”指零电压矢量，所示的3根曲线U、V、W分别代表在一个周期中的三路PWM波型曲线。
Claims (1)
1、一种采用七段式空间矢量运算法提高电动机运行速度的方法，其特征是：
步骤一、确定旋转电磁场空间电压矢量的扇区号：在每个PWM周期内，根据电机电磁场的旋转角θ，利用公式：S＝Int(θ/60)求得空间矢量所在扇区的扇区号S；其中，0℃＜θ＜360℃，0≤S≤5；
步骤二、求得扇区号S后，再确定与该扇区相邻的两个基本矢量，并通过改变相邻的两个基本矢量的作用时间，来保证所合成的电压空间矢量幅值相等，为了要获得每个矢量的作用时间，必须进行快速的三角函数运算和一系列变换运算；
步骤三、添加零电压矢量：为了使旋转电磁场的磁链的旋转速度平滑，将零电压矢量平均分成三次插入对应的扇区，其具体插入顺序是：
1)每个扇区的开始插入一个零电压矢量000，作用时间t0/4；
2)插入第一个非零电压矢量，作用时间t1/2；
3)插入第二个非零电压矢量，作用时间t2/2；
4)插入零电压矢量111，作用时间t0/2；
5)插入第二个非零电压矢量，作用时间t2/2；
6)插入第一个非零电压矢量，作用时间t1/2；
7)插入零电压矢量000，作用时间t0/4。
上述每段的作用时间是根据电机运行时的磁场参数而确定的，其中，t0是零电压矢量的总作用时间，t1是第一个非零电压矢量总作用时间，t2是第二个非零电压矢量总作用时间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA200810018898XA CN101237216A (zh) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | 采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA200810018898XA CN101237216A (zh) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | 采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101237216A true CN101237216A (zh) | 2008-08-06 |
Family
ID=39920614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA200810018898XA Pending CN101237216A (zh) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | 采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101237216A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102420553A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-04-18 | 南京理工大学 | 基于改进型相邻交叉耦合的多电机比例同步控制算法 |
| CN102882462A (zh) * | 2012-09-21 | 2013-01-16 | 联合汽车电子有限公司 | 组合式svpwm调制方法 |
| CN105009441A (zh) * | 2013-02-04 | 2015-10-28 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于规定用于逆变器的操控持续时间以改善电流测量的方法 |
| CN108551229A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-18 | 哈尔滨理工大学 | 一种风光互补系统的飞轮储能装置与方法 |
| CN110943602A (zh) * | 2018-09-25 | 2020-03-31 | 许继集团有限公司 | 一种变流器开关频率控制方法和控制系统 |
| CN111835252A (zh) * | 2019-04-17 | 2020-10-27 | 华北电力大学（保定） | 考虑电气损耗的定子电流矢量定向下柔性负载振动及pmsm转矩脉动综合抑制方法 |
| CN115189615A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-10-14 | 广州启明星机器人有限公司 | 无刷直流电机的svpwm控制装置 |
-
2008
- 2008-01-29 CN CNA200810018898XA patent/CN101237216A/zh active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102420553A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-04-18 | 南京理工大学 | 基于改进型相邻交叉耦合的多电机比例同步控制算法 |
| CN102420553B (zh) * | 2011-12-09 | 2015-09-30 | 南京理工大学 | 基于改进型相邻交叉耦合的多电机比例同步控制算法 |
| CN102882462A (zh) * | 2012-09-21 | 2013-01-16 | 联合汽车电子有限公司 | 组合式svpwm调制方法 |
| CN105009441A (zh) * | 2013-02-04 | 2015-10-28 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于规定用于逆变器的操控持续时间以改善电流测量的方法 |
| CN108551229A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-09-18 | 哈尔滨理工大学 | 一种风光互补系统的飞轮储能装置与方法 |
| CN110943602A (zh) * | 2018-09-25 | 2020-03-31 | 许继集团有限公司 | 一种变流器开关频率控制方法和控制系统 |
| CN111835252A (zh) * | 2019-04-17 | 2020-10-27 | 华北电力大学（保定） | 考虑电气损耗的定子电流矢量定向下柔性负载振动及pmsm转矩脉动综合抑制方法 |
| CN111835252B (zh) * | 2019-04-17 | 2023-08-11 | 华北电力大学（保定） | 考虑电气损耗的柔性负载振动及pmsm转矩脉动综合抑制方法 |
| CN115189615A (zh) * | 2021-09-23 | 2022-10-14 | 广州启明星机器人有限公司 | 无刷直流电机的svpwm控制装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | New method to eliminate commutation torque ripple of brushless DC motor with minimum commutation time | |
| CN101237216A (zh) | 采用七段式空间矢量运算法提高变频器频率的方法 | |
| CN105827176B (zh) | 抑制双y移30度六相电机共模电压的空间矢量调制方法 | |
| JP5551833B2 (ja) | 電力変換制御装置、電力変換制御方法、電動機および車両駆動システム | |
| JP5075892B2 (ja) | インバータ装置及び、それを用いた空調機，洗濯機，冷蔵庫 | |
| KR20080027297A (ko) | 2-위상 모터용 센서리스 자속 기준 제어기 | |
| CN102882462B (zh) | 组合式svpwm调制方法 | |
| CN104917438A (zh) | 一种基于改进过调制提升交流电机转矩输出能力的方法 | |
| CN103036503A (zh) | 电机驱动控制装置和空调设备 | |
| Heydari et al. | Predictive field-oriented control of PMSM with space vector modulation technique | |
| US9973130B2 (en) | Method for driving an AC motor by two-phase electric power and power generation method | |
| Li et al. | The study of PWM methods in permanent magnet brushless DC motor speed control system | |
| JP7169595B2 (ja) | 回転電機制御装置 | |
| CN103887999B (zh) | 一种非隔离交错并联的控制方法及装置 | |
| CN209184454U (zh) | 一种低转矩脉动的短磁路开关磁阻电机 | |
| CN104038114A (zh) | 单绕组直流无刷电机的正弦波电压驱动系统及其控制方法 | |
| CN107231101B (zh) | 逆变器控制装置及逆变器控制方法 | |
| CN105656380A (zh) | 基于六管全桥逆变器的两相无刷直流电机矢量控制方法 | |
| CN112003532B (zh) | 一种基于四状态马尔可夫链的双随机扩频调制方法 | |
| JP2011259538A (ja) | 電力変換装置 | |
| CN109905057B (zh) | 一种永磁同步电机低电流谐波控制系统 | |
| US10284129B2 (en) | Three-phase variable reference pulse width modulation | |
| CN107453638B (zh) | 一种五相逆变器脉宽调制方法 | |
| CN117240145B (zh) | 一种基于shepwm的有感单相式电机的降噪方法 | |
| CN101777869A (zh) | 一种适用于振动时效的交流变频控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080806 |