0 引言
随着现代控制理论、微处理技术和电力电子技术的不断发展,基于矢量控制的高性能交流传动系统得到广泛的应用。异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统,若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标,再利用坐标变换,就可以把定子电流中的励磁分量和转矩分量独立开来分别进行控制。这就是矢量控制的出发点。SVPWM调制技术把逆变器和电机看成一个整体来处理,所得模型简单,便于处理器实时控制,并具有转矩脉动小、噪声低、电压利用率高等优点。本文以TI公司的专用电机控制芯片TMS320F2812为核心,给出了整个异步电机矢量控制系统的设计方案,并通过实验验证了其有效性。
1 异步电机矢量控制原理
矢量控制技术自从上世纪60、70年代开始,国内外众多专家学者就已经进行了潜心的研究,因此,矢量控制技术发展至今,内容已经非常丰富。本文只讨论基于转子磁场定向的矢量控制原理。
1.1 异步电机控制的数学模型
鼠笼式异步电机在d,q两相同步旋转坐标系下的数学模型的电压方程为:
电压空间矢量PWM技术是SPWM技术与电机磁链圆形轨迹直接结合的一种方法。它从电动机角度出发,直接以电动机磁链圆形轨迹控制为目的,该方法不仅在控制上与SPWM的效果相同,而且更直观,物理意义更明晰,实现起来也很方便。SVPWM调制方法是利用交替使用不同的电压空间矢量(六个基本电压矢量和两个零矢量)合成实现的。参考矢量合成规则是:由当前参考矢量所在扇区的两个电压矢量分别作用一定时间合成所得。为了补偿参考矢量的旋转频率,设计时需要插入零矢量。
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