首页/文章/ 详情

电机控制项目:高母线电压利用率调制模块

1月前浏览260
前言电机控制中,PWM调制是重要的组成部分。其中主要的衡量指标便是母线电压的利用率,常见的SPWM是1;SVPWM是1.1547,相比较提高了15.47%。想要更高的电压利用率,即进入非线性区,只能引入过调制策略(双模式)。
在往期的学习过程中,已经分别介绍了五段式、七段式SVPWM、PWM死区补偿和本期文章介绍的双模式SVPWM过调制,在电机控制中,关于PWM调制方面的内容已基本覆盖。
一文彻底搞懂吃透-空间电压矢量脉宽调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)
电机控制核心技术-PWM死区补偿(电压补偿法)
电机控制软硬件验证合集V2版本:前馈电压解耦、PWM死区补偿和PI参数自整定优化开发记录和总结
需要本期及PWM调制相关的MATLAB仿真模型或对应的C代码。

图1 永磁同步电机过调制策略

本文选择验证的过调制方法是双模式SVPWM过调制改进策略,其仿真实现和在硬件测试平台(TI-DSP_F28335)上实现更简易一些。

图2 开环SVPWM过调制实现流程图
根据参考电压计算对应的调制比,根据调制比的大小进入对应的流程,选择线性区、过调制Ⅰ区和过调制Ⅱ区。

图3 双模式过调制I区电压矢量轨迹

过调制Ⅰ区主要根据期望输出的电压基波幅值计算调制比,从而计算得到参考角度,由参考角度求得补偿的电压幅值,从而控制输出电压矢量轨迹进行调制。过调制Ⅰ区不改相位,只补偿电压幅值。

图4 双模式过调制II区电压矢量轨迹

过调制Ⅱ区的补偿比较繁杂,在对输出电压精度要求不高的应用场合下,可以将电压矢量相位的修改方式适当的简化。
传统的过调制Ⅱ区的补偿电压矢量不断“追赶”的,需要时刻修改电压的相位,比较繁杂且容易造成磁场定向不准和转矩分量的脉动。本文介绍的改进主要针对Ⅱ区,采用一种相位跳变的方式来修改电压矢量的相位,即在保持角度处输出电压跳变跟随参考电压矢量,这样会造成一定的输出电压谐波的增加,但是可以带来算法程度上的简化,利于工程化实现。
a、过调制II区的电压波形(传统)
b、离散后的不连续
c、简化改进后

图5 过调制II区的电压波形

a、线性区

b、过调制I区

c 过调制II区

图6 过调制对比分析

从线性区到过调制区,输出电压发生畸变,由正弦波转换成六阶梯波。调制比增加,基波占比下降,3、5、7、9次为主要的谐波分量。

图7 q轴电流变化情况

过调制算法的引入,提高了电机的带载能力。但过调制因为谐波的引入,q轴电流脉动较大,需要添加电流谐波抑制。

过调制算法能够有效提升母线电压的利用率,同等情况下,提高电机的转速和力矩的输出。仿真能够实现SVPWM线性区、过调制Ⅰ区Ⅱ区无缝过渡的电压矢量的输出。

来源:浅谈电机控制
非线性MATLAB电机控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2026-07-13
最近编辑:1月前
公众:浅谈电机
硕士 签名征集中
获赞 45粉丝 7文章 88课程 0
点赞
收藏
作者推荐

电机控制调试利器:10K高刷新率上位机软件开发和嵌入到CCS工程中进行过程变量观测

注:10K高刷新率(波特率:1450000)、串口图形上位机软件,嵌入到CCS工程中对过程变量进行观测。基础4个通道,带历史数据保存,可以对电机控制过程中速度、位置、电流、电压进行有效观测。图0永磁同步电机伺服系统控制框图需要文章中的MATLAB/Simulink模型、CCS工程源码和上位机软件。0 引言(为什么需要图显软件)电机控制中,大家一开始接触的大都是MATLAB/Simulink软件,搭建仿真很容易利用scope示波器抓取。硬件实验平台,如果控制板上没有DAC模块,那就只能“摸着黑”研究你的电机,能依靠的就是理论框架大概的框住它,借助示波器看三相电流或者CCS中的窗口看寄存器值的变化,有力气使不出的感觉。开发过程中,一般可以借助DAC模块+示波器,或者借助上位机来观测电机控制中的过程变量,以此判断电机是否正确运行和性能的好坏。图1 上位机界面和波形显示一、MATLAB/Simulink部分图2 MATLAB/Simulink中模块化实现有感矢量控制系统图2 电机参数标幺化图4 定子电流的波形变化图5 d、q轴电流的波形变化情况图6 阻尼系数zeta=8时Kp、Ki进行微调的速度波形变化情况二、CCS工程C代码实现和高刷新率上位机调试图7 CCS工程软件架构以及相关的介绍图8 速度、电流、位置和马鞍波变化图(8)中上位机的波形抓取无限接近simulink中的scope示波器,可以借助上位机中的波形变化来进行调整实现的C代码或者设计控制参数,提高控制性能。三、总结模型特点和CCS工程架构特点:1、控制系统进行模块化实现,各个模块区分清楚,结构清晰,比如坐标变换模块、PI调节器模块、SVPWM模块、速度规划模块等; 2、永磁同步电机参数和控制参数进行统一管理:(1)Simulink中用脚本文件体现;(2)CCS工程中在固定的一组头文件和源文件中进行体现; 3、速度环和电流环的PI参数均实现自整定,基于环宽法进行设计; 4、软、硬件模型都是浮点标幺化实现,实现的过程完全一致;在Simulink中完成验证后,可以在CCS工程中对应的位置,可以直接编码实现、调试; 5、表贴和内置的PMSM均适用; 6、纯手搓代码,结构明了,工程化架构; 7、高刷新率上位机;来源:浅谈电机控制

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈