目前,采用高速功率器件的电压型PWM变频器的主导控制方法:(1)基于正弦波和三角波脉宽调制的SPWM控制;(2)基于消除指定次数谐波的HEPWM控制;(3)基于电流滞环跟踪的CHBPWM控制;(4)电压空间矢量控制SVPWM,或称磁链轨迹跟踪控制。
这四种PWM技术中,前两种是以输出电压接近正弦波为控制目标,第三种是以输出电流接近正弦波为控制目标,第四种是以被控电机的旋转磁场接近圆形为控制目标。
三相SPWM控制方案由于其原理简单,通用性强,控制和调节性能好,是目前国内外的电机控制中应用最广的一种,该方法使得流入电动机的电流谐波较少,电机振动小,其控制变频压缩机的效果较好,相应的硬件和软件技术较成熟,但它仍然存在直流电压利用率低、谐波含量大,转矩脉动较大等缺点。
消除指定次数谐波的HEPWM控制是通过脉冲平均法把逆变器输出的方波电压转换成等效的正弦波以消除某些特定谐波,这样就可以实现某些特定的优化目标,如谐波最小,效率最优等。但是其中求解最优开关角的方程为非线性的,且为超越函数,因此必须采用计算机编写最优的搜索程序,另外,要提高直流电压的利用率,还必须采取相应的优化措施,这又增加了系统的开发复杂度。
CHBPWM控制方法的优点是控制简单、电流响应快、鲁棒性强;而其缺点是开关频率不固定,电流纹波大,低调制比时造成开关频率高,对功率器件不利,而且三相滞环电流需要相互独立控制,这在三相交流电机控制中显然增加了控制复杂度。此外,在直流电压不够高、反电动势太大(高速调速中)或电流太小时,电流控制效果不理想。
电流滞环跟踪控制(CHBPWM)方法的精度高,响应快,且易于实现。但受功率开关器件允许开关频率的限制,仅在电机堵转且在给定电流峰值处才发挥出最高开关频率,在其他情况下,器件的允许开关频率都未得到充分利用。为了克服这个缺点,可以采用具有恒定开关频率的电流控制器,或者在局部范围内限制开关频率,但这样对电流波形都会产生影响。采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM交流电路有以下特点:(1)硬件电路简单;(2)属于事实控制方式,电流反应快;(3)不需要载波,输出电压波形中不含有特定频率的谐波分量;(4)和计算法及调制法相比,相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多;(5)属于闭环控制,这是各种跟踪型PWM交流电路的共同特点。
1.3 本文主要研究内容
本文以三相交流异步电机为主要的控制对象,本文的主要内容为:
(l)相关理论的调研与分析
分析和介绍了变频调速的发展与方案、交流调速技术的发展与方案以及国内外对矢量控制的研究现状,得出本文选用的控制方案为带速度传感器的基于转子磁场定向的矢量控制理论。
(2)矢量控制的理论分析及其在三相交流异步电机中的算法实现
以三相交流异步电机在三相静止坐标系下的数学模型为基础,通过Clark变换Park变换得到三相交流异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型,并利用转子磁场向的方法,对该模型进行分析,设计了转子磁链观测器,实现定子电流和转矩的解耦,结合转子磁场定向的理论,开发矢量控制理论在三相交流异步电机中的算法实现。
(3)仿真分析源Y自Z优尔W.论~文'网·www.youerw.com
首先对磁链观测的两个磁链观测器进行了Matlab仿真,并对结果进行也比较和分析,然后分别用两个磁链观测器进行三相异步电机的矢量控制系统的仿真,简单的比较了两种基于定子磁链观测器的优点和不足。 Matlab异步电机矢量控制系统设计(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_61450.html