基于DSP的交流电机驱动空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制
休斯敦大学
一．摘要
空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术是一种先进的实时控制机制，可以用来生成三相平衡的交流电压所期望的大小和频率逆变器的输出驱动系统。SVPWM控制在一定的时间内实现用数字信号处理器(DSP)控制要求一个先进的特点与快速电机传动系统处理能力和灵活性实施先进的电机控制算法。介绍了SVPWM的策略背景下，提出了如何利用一种基于DSP的实现。本文将包括分析方程，软件流程图和实验结果。
二．引言
先进的电机驱动系统应用于现代化的设备及工业生产过程和一个典型的电机控制器。要求以下特点：
1 快速处理实施先进的算法来减少转矩脉动，精确的速度控制参数等。 2 一种灵活的解决方案，可以实现未来修改软件来代替一个单独的硬件平台的设计。
3 能产生多种高频、高解析度PWM波形。
4 实施多种功能，使用同一控制器(电机控制、功率因数修正、通讯等)。 5 使实现尽可能简单(降低元件，简单的板布局和生产等)。
空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术是一种先进的实时控制机制，可以用来生成三相平衡的交流电压所期望的大小和频率逆变器的输出驱动。SVPWM控制实现提出了一种基于DSP控制器的使用具有所要求的特点的一种先进的马达驱动系统上面所提到的。介绍了战略的背景下如何在空间实现利用数字信号处理器(DSP)。本文将包括分析方程、软件流程图和实验结果从实验室样机开车系统。
电机教授几乎理解所有的随着一些基本的电机控制方法。然而，为了适应产业结构的调整，现在的电气工程技术的学生需要知道这个国家的电机控制中的应用方法被使用的语境中新的应用。基础系统DSP成为一个不可或缺的组成部分，许多现代设备和工序。这硬件和软件方面的一个数字信号处理器(DSP)提出了基于控制器。
本文对交流感应电机将使教育者意识到目前的这种趋势在电机控制中的可行性，将更好地准备课程的学生对于目前的产业环境。
三．空间矢量脉宽调制(SVPWM)
三相电压源逆变环节如图1。对三相逆变器,有八个组合,断断续续的合上面的开关。逆变器的状态向量对中性线电压如图。让我们假定任意电压v *是由变频器。理想的电压v *，位于任何部门可以将其近似的线性组合邻近的基地,随着vx vy向量的一个零向量为修改了约束，载荷反正还是(1)给出下面。
在v零矢量和dx,实物的义务和dz表示比美国X,Y和Z在一个吗PWM周期。责任必须添加比例高达100%的PWM波形转换期间,即:
四．系统描述
图1显示了一个完整的系统图供三相异步电机驱动。一个三相电压源逆变器环节操作利用三相异步电机。六通道的PWM从DSP控制器相电压调节电机通过控制电力设备的三相逆变器。这提供了灵活的改变电机转速通过软件实现方法。空间矢量脉宽调制(SVPWM)是用来实施伏/赫兹(V /赫)算法,对该电机驱动速度不同。营造开放和封闭迴圈控制的一个交流感应电机的速度可以实现基于恒V /赫兹原则早些时候所描述的那部分,指的是一种特殊的空间转换序列上三个电力设备的一个三阶段电压源逆变器应用于交流电动机驱动的。这种特殊的交换方案,结果在电力设备电流定子阶段。一个捕获输入是用来计量电机转速。一个详细的系统硬件部分的描述，包括软件说明在随后的部分。
五．硬件配置
1 TMS320F243——利用DSP控制器的输出产生所需的PWM(脉宽调制)基于V /赫兹原则在不同的速度。
2 数字DMC1500驱动平台-谱提供了电力阶段的传动系统。它由一个直流母线桥式整流,电容器,一个反相关联的逆变器驱动电路的能量转换设备(mosfet)。PWM控制信号从DSP控制器的输入到输出的逆变器模块,该模块连接到电机接线端子。
3 数字TMS光谱接口板。 4 三相异步电机的提升
5 IBM兼容的发展环境包括一个兼容IBM个人电脑程序代码或更高的安装和XDS510pp仿真器。
完整的硬件设置如图3
六．软件描述
驱动系统利用各种软件模块为电机控制中的应用。图4显示了软件框图与不同的软件模块,如RAMP_CNTL V_HZ_PROFILE,SVGEN_MF和FC_PWM_DRV。 修改变量speed_setpt可以改变电机转速。这个模块实现了一个RAMP_CNTL加大和斜坡下来的功能。V_HZ_PROFILE模块产生一个输出的电压为一个特定的命令输入命令频率根据指定的伏特/赫兹档案。这是用于变速实施异步电机驱动器。SVGEN_MF模块的计算需要产生适当的责任比一个给定参考电压空间矢量定子使用PWM(脉宽调制)技术。参考电压定子描述(sv_gain星等)和频率(sv_freq)。这FC_PWM_DRV模块使用的占空比信息与计算值的比较产生PWM输出。它也提供所需的死区以避免射穿的缺点。
七．实验结果
在上述之电机传动系统被用来操作三相异步电机的开环速度控制在可变速度模式。操作频率介于0到60赫兹和PWM开关频率在20千赫。图4显示了目前电机阶段和相应的频率谱。从的频谱相位电流可以看出电机电流由基频分量和高阶开关频率和声学。20千赫SVPWM结果在一个阶段是免于扭曲电流用于驱动电机。
八．结论
从硬件和软件方面来研究，一个数字信号处理器(DSP)的基础控制器，主要研究了交流感应电机将使教育者意识到目前的这种趋势电机控制,帮助他们将改变,将更好地准备课程学生为目前的产业环境。
九．参考文献
1 I Panahi, M Arefeen and Z Yu, “DSP excel in motor-control applications” EDN, pp. 111-118,
August 15, 1997.
2 M Arefeen, D Figoli and Z Yu, “New generation DSP controllers provide cost effectivemotion
control solutions Power Conversion & Intellegent Motion, pp. 26-38, February 1998.