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【摘 要】在交流异步电机高效节能调速方面，根据不同用途主要是用变频调速或串级调速技术。鉴于此，本文用MATLAB对SVPWM技术在电机调速中应用的可行性进行了验证。本文首先分析了常规SVPWM控制技术的工作原理，并建立电机的数学模型。利用电压空间矢量控制技术，对电机进行矢量控制。
【关键词】SVPWM；变频调速；矢量控制
异步电机结构简单、坚固耐用、运行可靠、成本低、环境适应性强，容易向高压、高速和大容量方向发展，获得了广泛的应用，但它是一个多变量、非线性、强耦合系统。异步电机是交流调速系统的一个主要环节，其动、静态特性以及控制技术又远比直流电机复杂，建立一个适当的异步电机数学模型是研究交流变频调速系统动静态特性及其控制的理论基础。本文分析了坐标变换的原理及其异步电机的数学模型，之后对异步电机的矢量控制进行了仿真，为今后电机的矢量控制的分析研究奠定了基础。
一、异步电机的数学模型
二、SVPWM产生原理
在科学技术突飞猛进的今天，计算机的应用几乎普及到社会的每一个领域，并且发挥着不可代替的作用。而计算机内部的核心处理部件是微处理器（Microprocessor），也称作中央处理器CPU。由于CPU就像计算机的心脏，其供电要求必须是高质量和高可靠性，因此计算机主板中都专门有一个供电单元为CPU供电，称之为电压调节模块（Voltage Regulator Module，简称VRM）。磁通正弦PWM技术又叫空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）。上世纪80年代，德国的H.Wvander Broeck教授等提出了空间电压矢量策略，这种新型的PWM调制方式一问世，就迅速受到重视，并在电机调速方面得到广泛应用。空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）将逆变器和电机看成一个整体，从电动机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形磁场，即正弦磁通。用逆变器不同的开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通，从而达到较高的控制性能。目前，磁通正弦PWM多采用控制电压矢量的导通时间方法，用尽可能多的多边形磁通轨迹来逼近理想磁链圆。三矢量合成式磁通正弦PWM法，即用实际磁链矢量追踪理想磁链圆的方式，是用三段实际磁链合成磁链平。把它分成六个扇区，每60°为一个扇区，在每一个扇区，选择相邻的两个电压矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量。SVPWM电压型逆变器主电路图如图1。
以下是各个子系统内部结构图：
1.clark变换计算过程如图2，Clarke变换就是将三相平面坐标系ABC向两相平面直角坐标系的转换。三相电动机绕组A、B、C的磁势矢量和两相电动机绕组α、β的势矢量的空间位置选定A轴与α轴重合。根据矢量坐标变换原则，两者的磁场应该完全等效，即合成磁势量分别在两个坐标轴上的投影应该相等。
2.扇区计算过程如图3。
3.设定的三个变量计算框图如图4。
4.定义T1、T2分别为各个扇区内得主、辅矢量作用时间如图5。
5.为了计算空间电压矢量比较器的切换点，在此定义ta，tb，tc。ta，tb，tc计算式如图6。
6.遵循各矢量的发送顺序和作用时间规律，便可以合成所期望的电压矢量，从而实现磁链追踪。显然，控制器采样频率越大，逆变器开关频率越高，磁链追踪的精度越高，但逆变器开关频率的提高必然造成电流谐波含量的增大和开关损耗的增加，Tcm1、Tcm2、Tcm3如图7。
7.SVPWM调制过程如图8。
8.电机子系统内部结构如图9。
三、仿真结果
1.clark变换计算结果如图10。
2.扇区计算过程如图11。
3.设定的三个变量计算框图如图12。
4.定义T1、T2分别为各个扇区内得主、辅矢量作用时间如图13。
5.为了计算空间电压矢量比较器的切换点，在此定义ta，tb，tc。ta，tb，tc计算式如图14。
6.Tcm1、Tcm2、Tcm3如图15。
7.SVPWM调制过程如图16。
8.SVPWM波形如图17。
9.电机转子磁链仿真如图18。
10.转子电流仿真如图19。
11.所用电机的额定转速为1500转/min，仿真如图20，通过仿真结果计算得出转差率约为0.02。
12.转矩Te仿真如图21，已知电机所带负载转矩为30N*m。
13.电机定子线电压经过滤波之后300Hz以下的仿真波形如图22。
SVPWM控制是比较先进的PWM控制技术，把它用到电机的控制上，大大减少了计算量。从电动机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形磁场，即正弦磁通。用逆变器不同的开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通，从而达到较高的控制性能。
参 考 文 献
[1]陈伯时.电力拖动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1992
[2]洪乃刚.电力电子、电机控制系统的建模和仿真[M].北京：机械工业出版社，2010（1）
[3]余明锋，刘志刚，苗春晖.一种三电平逆变器空间矢量PWM控制算法的实现[J].电力电子技术.2005：39（1）：48～50
【关键词】SVPWM；变频调速；矢量控制
异步电机结构简单、坚固耐用、运行可靠、成本低、环境适应性强，容易向高压、高速和大容量方向发展，获得了广泛的应用，但它是一个多变量、非线性、强耦合系统。异步电机是交流调速系统的一个主要环节，其动、静态特性以及控制技术又远比直流电机复杂，建立一个适当的异步电机数学模型是研究交流变频调速系统动静态特性及其控制的理论基础。本文分析了坐标变换的原理及其异步电机的数学模型，之后对异步电机的矢量控制进行了仿真，为今后电机的矢量控制的分析研究奠定了基础。
一、异步电机的数学模型
二、SVPWM产生原理
在科学技术突飞猛进的今天，计算机的应用几乎普及到社会的每一个领域，并且发挥着不可代替的作用。而计算机内部的核心处理部件是微处理器（Microprocessor），也称作中央处理器CPU。由于CPU就像计算机的心脏，其供电要求必须是高质量和高可靠性，因此计算机主板中都专门有一个供电单元为CPU供电，称之为电压调节模块（Voltage Regulator Module，简称VRM）。磁通正弦PWM技术又叫空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）。上世纪80年代，德国的H.Wvander Broeck教授等提出了空间电压矢量策略，这种新型的PWM调制方式一问世，就迅速受到重视，并在电机调速方面得到广泛应用。空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）将逆变器和电机看成一个整体，从电动机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形磁场，即正弦磁通。用逆变器不同的开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通，从而达到较高的控制性能。目前，磁通正弦PWM多采用控制电压矢量的导通时间方法，用尽可能多的多边形磁通轨迹来逼近理想磁链圆。三矢量合成式磁通正弦PWM法，即用实际磁链矢量追踪理想磁链圆的方式，是用三段实际磁链合成磁链平。把它分成六个扇区，每60°为一个扇区，在每一个扇区，选择相邻的两个电压矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量。SVPWM电压型逆变器主电路图如图1。
以下是各个子系统内部结构图：
1.clark变换计算过程如图2，Clarke变换就是将三相平面坐标系ABC向两相平面直角坐标系的转换。三相电动机绕组A、B、C的磁势矢量和两相电动机绕组α、β的势矢量的空间位置选定A轴与α轴重合。根据矢量坐标变换原则，两者的磁场应该完全等效，即合成磁势量分别在两个坐标轴上的投影应该相等。
2.扇区计算过程如图3。
3.设定的三个变量计算框图如图4。
4.定义T1、T2分别为各个扇区内得主、辅矢量作用时间如图5。
5.为了计算空间电压矢量比较器的切换点，在此定义ta，tb，tc。ta，tb，tc计算式如图6。
6.遵循各矢量的发送顺序和作用时间规律，便可以合成所期望的电压矢量，从而实现磁链追踪。显然，控制器采样频率越大，逆变器开关频率越高，磁链追踪的精度越高，但逆变器开关频率的提高必然造成电流谐波含量的增大和开关损耗的增加，Tcm1、Tcm2、Tcm3如图7。
7.SVPWM调制过程如图8。
8.电机子系统内部结构如图9。
三、仿真结果
1.clark变换计算结果如图10。
2.扇区计算过程如图11。
3.设定的三个变量计算框图如图12。
4.定义T1、T2分别为各个扇区内得主、辅矢量作用时间如图13。
5.为了计算空间电压矢量比较器的切换点，在此定义ta，tb，tc。ta，tb，tc计算式如图14。
6.Tcm1、Tcm2、Tcm3如图15。
7.SVPWM调制过程如图16。
8.SVPWM波形如图17。
9.电机转子磁链仿真如图18。
10.转子电流仿真如图19。
11.所用电机的额定转速为1500转/min，仿真如图20，通过仿真结果计算得出转差率约为0.02。
12.转矩Te仿真如图21，已知电机所带负载转矩为30N*m。
13.电机定子线电压经过滤波之后300Hz以下的仿真波形如图22。
SVPWM控制是比较先进的PWM控制技术，把它用到电机的控制上，大大减少了计算量。从电动机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形磁场，即正弦磁通。用逆变器不同的开关模式产生的实际磁通去逼近基准磁通，从而达到较高的控制性能。
参 考 文 献
[1]陈伯时.电力拖动控制系统[M].北京：机械工业出版社，1992
[2]洪乃刚.电力电子、电机控制系统的建模和仿真[M].北京：机械工业出版社，2010（1）
[3]余明锋，刘志刚，苗春晖.一种三电平逆变器空间矢量PWM控制算法的实现[J].电力电子技术.2005：39（1）：48～50