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    孫鐵成，鐘貴烈，盧珍珍，  郭志剛

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系，黑龍江哈爾濱1 50001）

    摘要：為降低變頻調(diào)速系統(tǒng)控制算法的再開發(fā)成本，在分析電壓窄間矢量脈寬調(diào)制( SVPWM)原理的基礎(chǔ)上，提出了一種基于Visual C++的交流變頻調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件為基下PCI總線的DSP320F2812運(yùn)動(dòng)控制卡，并利用Visuai C++6 0開發(fā)了交流變頻調(diào)速實(shí)時(shí)控制軟件，其****優(yōu)勢在于控制算法程序不用同化在數(shù)字信號處理器(DSP)的Flash芯片上，因此在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上可對控制算法進(jìn)行二次開發(fā)而無須更改任何硬件電路：試驗(yàn)表明，介紹的方案可行，開發(fā)的控制軟件輸c卅降能良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，具有實(shí)刖性。

    關(guān)鍵詞：空間矢量脈寬調(diào)制；變頻調(diào)速：Visual C¨

    中國分類號：TM921. 5l文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-6540( 20091 11-0018-04

0 引 言

    目前，在交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方面，脈寬調(diào)制( PWM）控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。其中空間矢量脈寬調(diào)制( SVPWM)技術(shù)具有控制簡單、電壓利用率高、電流波形畸變小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低等優(yōu)點(diǎn)^{【1 2】}，在實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用。

    在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，各種控制算法正得到不斷改善。岡此，如何在不用再次開發(fā)變頻調(diào)速硬件系統(tǒng)的情況下可以對控制算法進(jìn)行二次開發(fā)，以降低開發(fā)成本將具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值：VisualC++用于面向?qū)ο蟮目梢暬�編程，可以完成從底層軟件到面向用戶軟件等各種應(yīng)用程序的開發(fā)。本設(shè)計(jì)利用其開發(fā)電機(jī)變頻調(diào)速的控制軟件，控制時(shí)只需從控制界面選擇調(diào)制方式及設(shè)置一些主要參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，并能實(shí)時(shí)監(jiān)測相關(guān)波variable frequency speed regulation; Visual C~H形；最重要的是如需改進(jìn)控制算法，只需在開發(fā)環(huán)境下對相關(guān)程序進(jìn)行修改即可實(shí)現(xiàn)，而無須再修改硬件電路，以及將程序固化到數(shù)字信號處理器( DSP)的Flash芯片上，這使電機(jī)控制算法的再開發(fā)變得更簡單。

三相交流調(diào)速系統(tǒng)變頻主電路如圖1所示。圖中VT₁- VT₆是逆變器3個(gè)橋臂的6個(gè)功率開關(guān)管，輸出電壓由對應(yīng)橋臂上功率器件的開關(guān)狀態(tài)決定，每一橋臂的上下兩個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號都是互補(bǔ)的。當(dāng)器件VT₁的門極有驅(qū)動(dòng)信號時(shí)，VT₄門極無驅(qū)動(dòng)信號，此時(shí)VT₁導(dǎo)通、VT4關(guān)斷，U_A=U_DC；反之，VT₄門極有驅(qū)動(dòng)信號而VT₁無驅(qū)動(dòng)信號時(shí)，此時(shí)VT₄導(dǎo)通、VT₁關(guān)斷，UA=0。

 

 若設(shè)每個(gè)橋臂上開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)為1，下開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)為0，則整個(gè)橋臂共有8種開關(guān)狀

態(tài)，即O( 000）、1(001)、2(010)、3(011)、4(100)、5（101）、6(110)、7(111)。其巾，0狀態(tài)和7狀態(tài)為各相橋臂中下開關(guān)器件或上開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)，對』應(yīng)這兩種狀態(tài)的輸出相電壓和線電壓都為0，稱之為零狀態(tài)，其他6種為非零狀態(tài)。8種狀態(tài)對應(yīng)著8個(gè)不同的基本電壓矢量，包括6個(gè)非零電壓矢量（V₁- V₆）和兩個(gè)零電壓矢量(V₀、V₇)：把它們映射到Park復(fù)平面下，就可以得出窄問電壓矢量圖，如圖2所示：圖中6個(gè)非零空間電壓矢量幅值相等，相位依次互差60度，把復(fù)平面分成6個(gè)扇區(qū)(如圖2中I、Ⅱ、Ⅲ、V、Ⅵ)，2個(gè)零矢量V₀和V₇位于圓心。電壓SVPWM的目的就是通過控制6個(gè)功率開關(guān)的8種工作狀態(tài)來逼近電機(jī)工作所需要的任意時(shí)刻電壓矢量U_out從而達(dá)到較高的控制性能。

    圖2給出的是在扇區(qū)I時(shí)的情況，U_out是輸出的參考相電壓矢量，其幅值代表相電壓的幅值，其旋轉(zhuǎn)角速度為輸出正弦電壓的角頻率。U_out可由V₁和V₂線性時(shí)間組合來合成，它等于T₁／T_c倍的V₁和T₂／T_c倍的V₂的矢量和。其中T₁和T₂別是V₁和V₂作用的時(shí)間；T_c是U_out作用的時(shí)間。

    按照這種方式，在下一個(gè)T_c期間，仍然用V₁和