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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。
a.jpg
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

weixin_38748555
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