CN104300866A - 一种基于svpwm的电机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SVPWM的电机控制方法，方法步骤如下，电机上电，先采样电流，得到三相电流i_U，i_V，i_W；再3s/2s变换为i_α，i_β，再2s/2d变换为i_d，i_q，然后控制电流环，让电流PI调节器的输出为dq轴的占空比V_d°，V_q°，再2d/2s变换为αβ轴上的占空比V_α°，V_β°；再通过SVPWM调制器计算扇区，由简化算法算出矢量的占空比；最后通过空间矢量控制输出六路PWM驱动逆变器，产生可变频率的三相正弦电流输入到电机定子。与现有技术相比，本发明不需要用到直流母线电压U_d和实际开关时间T_s，使电极在控制过程中计算简便，反应快速，而且在实际操作过程中参数的确定不存在直流母线电压U_d和实际开关时间T_s检测误差，提高精准度。

Description

一种基于SVPWM的电机控制方法

技术领域

本发明涉及一种电机控制方法，尤其涉及一种基于SVPWM的电机控制方法。

背景技术

电机变频调速需要输入三相正弦电压在空间产生圆形的旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。SVPWM以三相对称正弦电压产生的圆形磁链为基准，通过逆变器开关状态的选择产生PWM波形，使得实际磁链逼近圆形磁链轨迹，而且可以更好地改善电源的利用率。一般电机控制方法在进行SVPWM调制器时都要用到直流母线电压U_d和实际开关时间T_s，导致计算复杂，反应变慢，而且在实际操作过程中参数的确定存在检测误差，导致精准度降低。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决了上述问题且基于SVPWM的电机控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于SVPWM的电机控制方法，方法步骤如下，

a.电机上电，先采样电流，得到三相电流i_U，i_V，i_W；

b.再3s/2s变换为i_α，i_β，再2s/2d变换为i_d，i_q；

c.由转速与位置得到的转速与参考转速，经过速度PI调节器得到电流q指令，由电流q指令经过MTPA得到电流d指令；

d.然后控制电流环，让电流PI调节器的输出为dq轴的占空比V_d°，V_q°，再2d/2s变换为αβ轴上的占空比V_α°，V_β°；

e.再通过SVPWM调制器计算扇区，由简化算法算出矢量的占空比；

f.最后通过空间矢量控制输出六路PWM驱动逆变器，产生可变频率的三相正弦电流输入到电机定子。

作为优选，步骤e中，将SVPWM在每一扇区中作用的时间由X、Y、Z三个变量添加正负号来组合，简化算法是在满足条件下，将变量简化为 $X=2*\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\β}},Y=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}})$ 简化为 $Y=2*(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}}),$ $Z=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}})$ 简化为 $Z=2*(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}}).$

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明不需要用到直流母线电压U_d和实际开关时间T_s，使电极在控制过程中计算简便，反应快速，而且在实际操作过程中参数的确定不存在直流母线电压U_d和实际开关时间T_s检测误差，提高精准度。

附图说明

图1为本发明电机调速系统的矢量控制系统框图。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1，一种基于SVPWM的电机控制方法，方法步骤如下，电机上电，先采样电流，得到三相电流i_U，i_V，i_W。再3s/2s变换为i_α，i_β。再2s/2d变换为i_d，i_q。由转速与位置估计得到估计的转速与参考转速经过速度PI调节器得到电流q指令。由电流q指令经过MTPA得到电流d指令。控制电流环，让电流PI调节器的输出为dq轴的占空比V_d°，V_q°。再2d/2s变换为αβ轴上的占空比V_α°，V_β°。再通过SVPWM调制器计算扇区，由简化算法算出矢量的占空比，最后通过空间矢量控制输出六路PWM驱动逆变器，产生可变频率的三相正弦电流输入到电机定子。

本发明不需要用到直流母线电压U_d和实际开关时间T_s，使电极在控制过程中计算简便，反应快速，而且在实际操作过程中参数的确定不存在直流母线电压U_d和实际开关时间T_s检测误差，提高精准度。

一般SVPWM在每一扇区中作用的时间可以由以下三个变量添加正负号来组合 $X=\frac{T_s}{U_d}\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\β}},Y=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}}),Z=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}}).$ V_α，V_β为αβ轴上的定子电压，U_d为直流母线电压，单片机占空比对应于每一相的电压，其最大值为

本发明中简化算法算是在满足条件下，本将简化为 $X=2*\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\β}},Y=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}})$ 简化为 $Y=2*(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}}),Z=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}})$ 简化为 $Z=2*(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}}).$

简化式成立证明：

PWM采用上下计数模式，计数值为M(本实施例子以M＝1600为例)。作为SVPWM的输入时，数量有正有负，因此最大值可以写成：而SVPWM可以将母线电压利用率提高15.47％，因此最大值变为±Q(±923)。二者的对应关系是(占空比)。

以 $T_1=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}})---\left(1\right)$ 为例，简化为

变量之间的对应关系为

把(3)代入(2)，得到 $\frac{T_1}{T_s}*2M=2*(\frac{3}{2}*\frac{\sqrt{3}Q{V}_{\mathrm{\α}}}{U_d}-\frac{\sqrt{3}}{2}*\frac{\sqrt{3}Q{V}_{\mathrm{\β}}}{U_d}).$

对比(1)式，得到 $T_1*2M=2\sqrt{3}Q*\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}})\⇒2M=2\sqrt{3}Q.$

所以为简化式成立的条件。

代入M＝1600，Q＝923。得到

以上对本发明所提供的一种基于SVPWM的电机控制方法进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种基于SVPWM的电机控制方法，其特征在于：方法步骤如下，

a.电机上电，先采样电流，得到三相电流i_U，i_V，i_W；

b.再3s/2s变换为i_α，i_β，再2s/2d变换为i_d，i_q；

c.由转速与位置得到的转速与参考转速，经过速度PI调节器得到电流q指令，由电流q指令经过MTPA得到电流d指令；

d.然后控制电流环，让电流PI调节器的输出为dq轴的占空比V_d°，V_q°，再2d/2s变换为αβ轴上的占空比V_α°，V_β°；

e.再通过SVPWM调制器计算扇区，由简化算法算出矢量的占空比；

f.最后通过空间矢量控制输出六路PWM驱动逆变器，产生可变频率的三相正弦电流输入到电机定子。

2.根据权利要求1所述的，其特征在于：步骤e中，将SVPWM在每一扇区中作用的时间由X、Y、Z三个变量添加正负号来组合，简化算法是在满足 $2M=2\sqrt{3}Q$ 条件下，将变量 $X=\frac{T_s}{U_d}\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\β}}$ 简化为 $X=2*\sqrt{3}{V}_{\mathrm{\β}},Y=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}})$ 简化为 $Y=2*(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}+\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}}),Z=\frac{T_s}{U_d}(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}})$ 简化为 $Z=2*(\frac{3}{2}{V}_{\mathrm{\α}}-\frac{\sqrt{3}}{2}{V}_{\mathrm{\β}}).$