基于谐波抑制的SVPWM过调制算法在永磁同步电机中的应用

摘要

永磁同步电机是数控机床、机器人制造等的主要执行元件，具有体积小、性能高、功率大等特点。随着稀土永磁材料、永磁电机设计制造技术、电力电子技术、微处理器技术的不断发展和进步，永磁同步电机获得了广泛的研究和应用。目前，电机的控制性能成为电机控制及应用领域亟待解决的关键问题。本文针对永磁同步电机控制过程中存在的谐波问题展开深入研究，主要研究工作如下：
　　第一，分别推导了永磁同步电机在A-B-C三相静止坐标系和d-q旋转坐标系中的数学模型，并介绍了Park变换和Clark变换基本原理，以及电机空间矢量控制基本原理与常见矢量控制方法。
　　第二，针对谐波电流的抑制问题，提出一种改进的空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）过调制策略。该策略中永磁同步电机采用id?0的控制方式，并在传统转速电流双闭环系统中，增加并行的谐波电流提取和抑制模块。仿真结果表明所提控制策略能够有效抑制过调制过程中产生的5次、7次等低次谐波，提高逆变器的输出基波电压。
　　第三，针对电机带负载启动和电网电压变化所导致的直流母线电压波动问题，提出一种基于空间矢量的功率前馈控制策略。该策略基于空间矢量过调制，增加功率前馈控制模块抑制直流母线电压波动。通过仿真，验证了所提策略跟踪抑制直流母线电压变化，降低母线电压波动对过调制影响的有效性。
　　第四，针对逆变器死区效应问题，分析了死区效应及逆变器死区电压和电流效应，并研究了一种在线补偿算法，建立了算法数学模型。最后基于TI公司TMS320F2810 DSP控制芯片的实验平台对该算法进行验证，结果表明该算法能有效抑制死区效应产生的谐波，降低电压和电流波形畸变，提高系统稳定性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 永磁同步电机及其控制策略研究现状

1.3 本文主要研究内容及章节安排

第2章 永磁同步电机理论基础

2.1 引言

2.2 永磁同步电机数学模型

2.3 永磁同步电机矢量控制

2.4 本章小结

第3章 SVPWM过调制控制算法及其谐波分析

3.1 引言

3.2 SVPWM控制算法基本原理及算法推导

3.3 SVPWM过调制控制算法基本原理

3.4 过调制策略中电流谐波分析与抑制

3.5 仿真与谐波分析

3.6 本章小结

第4章 直流母线电压对过调制的影响

4.1 引言

4.2 抑制直流母线电压控制方法

4.3 抑制直流母线电压波动的前馈控制

4.4 仿真与分析

4.5 本章小结

第5章 SVPWM逆变器死区效应分析与谐波补偿

5.1 引言

5.2 空间矢量PWM逆变器死区效应分析

5.3 SVPWM逆变器死区补偿算法

5.4 仿真与分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 未来展望

致谢

参考文献

附录