基于SVPWM算法的变频调速系统设计方案

　　文章先通过阐述变频调速系统的基本构成、SVPWM算法的基本原理、参数计算以及实现方法，然后给出 SVPWM算法在DSP2407上实现的具体计算过程，最后经过试验，验证整套系统能够正常并准确工作。同时基于MATLAB/Simulink设计了仿真模型进行算法仿真，仿真波形与理论基本相符，证实了该方案的可行性。

　　1.引言

　　随着新型电力电子器件的不断更新，变频调速技术得到了极大的发展，经过半个多世纪的发展、丰富和完善，变频调速技术已经成为应用最为广泛的调速方式。

　　然而传统的SPWM技术存在一些缺点，SPWM技术着重在使逆变器输出的电压尽量接近于正弦波，但电动机需要的是在气隙中形成圆形旋转磁场，产生恒定的转矩，这些是SPWM技术不易做到的，而SVPWM技术是把逆变器和电机作为一个整体来考虑，控制电压空间矢量，使电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场，旋转转矩平稳，逆变器输出谐波小，谐波损耗小，因此它的应用日益广泛。

　　2.系统总体结构

　　变频调速系统由变频器、电动机和控制系统三大部分构成，有时还包括负载。总体结构如下图1所示。

　　

　　变频器是一个能改变频率的交流电源。控制系用主要由控制器和电流、转速等检测仪器组成，用于按照给定指令，调节电动机的转速和控制电动机的转矩，完成传动任务。电动机主要是异步电动机，少数场合使用同步电动机。负载即各类工作机械、设备，用于完成各种生产任务。

　　3.SVPWM算法原理与实现

　　SVPWM的工作原理是将逆变器和电动机看成一个整体，依据电机磁链和电压的关系，用8个基本电压矢量合成期望的输出电压矢量，实现交流电动机变频调速。

　　3.1 两电平逆变器

　　一般低压逆变器的输入为一个单一的直流电源，当对此恒定的直流电压进行脉宽调制，输出为幅值一定的PWM波。如果设直流电压为，以低压节点为零电位，经过逆变器得到的一定的PWM波只有两个电平，即和0，因此这种逆变器称为两电平逆变器，如图2所示：

　　

　　逆变器用6个IGBT（绝缘栅双极性晶体管）V1- V6构成三相逆变桥，V1、V3、V5为共阳极组，V2、V4、V6为共阴极组，每个桥臂2个IGBT串联，从连接点引出三相接线，把一个周期分为 360°，将V1-V6以相隔60°的电角度依次导通，每个IGBT导通180°。任一时刻有三个IGBT导通，同桥臂的另一个IGBT必须关断，这样工作逆变器可以对三相负载输出三相交流电。

　　

　　一般情况下两电平逆变器六拍运行时，每隔60°切换一次，共有8种开关状态，按a、b、c相序可表示为100、110、010、011、001、101、000、111.每一种开关状态输出合成电压空间矢量out u 分别记为u1、u2、u3、u4、u5、u6、u0、u7，统称为基本矢量，其中u1-u6为有输出数值的矢量，称为非零矢量，u0、u7无电压输出，称为零矢量。8个电压矢量的空间分布如上图3所示，各矢量之间可分为六个扇区（Ⅰ-Ⅵ），电压矢量若按逆时针方向切换使电动机正转，若按顺时针方向切换使电动机反转。