基于Verilog HDL的SVPWM算法的设计与仿真
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2020-07-31
22:10:27
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基于基于Verilog HDL的的SVPWM算法的设计与仿真算法的设计与仿真
空间矢量脉宽调制算法是电压型逆变器控制方面的研究热点，广泛应用于三相电力系统中。基于硬件的
FPGA/CPLD芯片能满足该算法对处理速度、实时性、可靠性较高的要求，本文利用Verilog HDL实现空间矢量
脉宽调制算法，设计24矢量7段式的实现方法，对转速调节和转矩调节进行仿真，验证了设计的实现结果与预期
相符。
电压型逆变器在大容量、高电压场合已得到了广泛应用，逆变器控制策略种类繁多，其中空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法具
有凋制比较大、能够优化输出电压波形、易于数字实现、母线电压利用率高等优点，是此方面研究的热点。随着新型电力电子
器件及芯片的迅速普及，逆变器SVPWM算法将广泛应用于三相电力系统中，尤其是交流永磁同步电动机(PMSM)的调速控
制。目前常用的SVPWM算法实现工具是单片机或者DSP芯片，但SVPWM算法对处理速度、实时性、可靠性方面要求较高，
基于硬件的FPGA/CPLD芯片恰能更好地满足这些要求，据此本文利用硬件描述语言Verilog HDL实现SVPWM算法，根据三相
两级PMSM的物理模型以及两电平电压型逆变器的原理，设计24矢量7段式实现方法，并仿真转速调节和转矩调节时的
SVPWM波形。
1 PMSM的物理模型及逆变器原理
SVPWM算法实现时，将永磁同步电机和逆变器视为一体，产生的三相波形控制逆变器各桥臂主管的开关状态，从而驱动电机
工作。
1.1 PMSM的物理模型及定子坐标系
理想情况下，忽略定子铁芯和转子铁芯的损耗以及电动机参数的变化，三相两级PMSM的物理模型如图1所示。
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其中，定子的三相绕组UX、VY、WZ在圆空间呈对称分布，U、V、W为各绕组的首端，X、Y、Z为尾端。相电流的正方向为
首端流出电流、尾端流入电流，根据安培定则，各绕组产生的磁场方向为绕组轴线的正方向，即UX绕组轴线正方向为A，如
图1所示，其他两相同理，正方向分别为B、C。
A、B、C三个方向构成一个三相静止坐标系——ABC坐标系(即定子坐标系，3个方向之间夹角均为120°)。SVPWM算法正是
基于该三相坐标系的。
1.2 两电平电压型逆变器原理
两电平电压型逆变器是一种较为常用的逆变器，主要电路由三个桥臂组成，每个桥臂有两个三极管和两个二极管。
电压型逆变器一般采用180°导通控制方法，任何时刻都有不同的乏支主管导通，同一相的上下两个桥臂的主管交替导通，各
自导通半个周期。
2 SVPWM原理
逆变器根据控制信号控制各桥臂主管的导通与截止，输出A、B、C三相到电机，驱动电机工作。通过对逆变器控制信号进行
处理，可以对电机工作状态实时控制。
空间矢量脉宽调制宜于数字控制器实现，具有输出电流波形良好、直流环节电压的利用率较高等优点，应用广泛。
用SA、SB、SC表示两电平电压型逆变器V1、V3、V5的开关状态(1表示导通)，V2、V4、V6分别与之相反。逆变器输出的基
本电压空间矢量如图2所示，其中Ux(1,2,…,6)后面括号内数字分别对应SA、SB、SC。
资源评论
荆白夜2021-06-20连图片都没有，还是pdf，坑人啊
huyao750206102021-01-26真的是没有用
