基于PSIM永磁同步电机空间矢量控制仿真研究

杨明国 , 寿海明

基于PSIM永磁同步电机空间矢量控制仿真研究

杨明国1, 寿海明2

（1. 海军驻武汉船用电力推进装置研究所军代室，武汉 430064；2. 海军装备研究院，北京 100161）

SVPWM具有线性范围宽、谐波少、开关损耗小、电压利用率高等优点，在新型永磁同步电机控制系统得到广泛的应用。本文分析了SVPWM基本原理及实现过程，并在PSIM软件平台上进行建模仿真。

SVPWM 永磁 空间矢量仿真

0 引言

随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的发展，永磁电机得以迅速的推广应用。永磁同步电机的控制方法有很多种，其中空间矢量脉宽调制因其具有电流谐波含量少、开关次数少、电压利用率高和易于实现数字化等优点被广泛应用于永磁同步电机控制系统。

1 SVPWM的基本原理

三相电压型逆变器供电的交流调速系统主电路简图如图1所示，电机的电压依赖于对应桥臂开关管的状态。当逆变器采用双极性调制时，上下开关管的状态互补，因而逆变器的六个开关管有八个开关状态，如图2所示，其中包括六个非零矢量（U1到U6）和两个零矢量(U0和U7)，非零矢量模量为，为直流母线电压。

SVPWM的基本原理就是在每一个采样周期内利用若干基本电压矢量合成任意给定的输出参考电压U*。以第3扇区为例，输出参考电压可由两个非零矢量U4、U6和零矢量来合成。由伏安平衡法则和矢量合成的平行四边形法，利用三角形的正弦定理，可得两个矢量的作用时间：

两个零矢量作用时间：

在每个周期内为使逆变器输出波形对称，把每个基本矢量都一分为二，同时U0和U7的作用时间相同，参考电压位于第3扇区时，一个调制周期内的电压矢量作用次序为：U0—U4—U6—U7—U6—U4—U0，如图3所示。

2 SVPWM的实现

扇区判断：

在扇区确定之后，就是按下式计算时间和按表2确定各个基本矢量作用时间。

3 系统建模及仿真结果

从仿真结果可以看出，永磁同步电机空间矢量控制系统启动快、转矩脉动小、转速上升平稳。

4 结束语

在PSIM软件平台上，很容易实现永磁同步电机空间矢量控制系统仿真。

通过在PSIM软件平台上进行永磁同步电机空间矢量控制系统仿真，可以对SVPWM理论有进一步的认识和理解。为实际系统提供参数作为参考，优化各个PI调解器参数。

[1] 阎治安. 电机控制中电压空间矢量脉宽调制算法的探究. 西安交大学报, 2006.

[2] 何继爱 .永磁同步电机空间矢量控制系统的仿真. 电力系统及自动化学报, 2005.

[3] 王建宽. SVPWM技术的理论分析及仿真 .微特电机, 2006.

[4] 汤蕴璆,史乃. 电机学.北京：机械工业出版社，2003.

Simulation of PMSM Controlled by SVPWM on PSIM

Yang Mingguo1, Shou Haiming2

(1. Naval Representatives office in Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China；2. Navy Academy of Armament，Beijing 100161，China)

TM921

A

1003-4862（2014）09-0036-02

2014-07-15

杨明国（1966-），男，高级工程师。研究方向：机电一体化。