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。
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。
3.2 SVPWM算法实现
通常来说,SVPWM算法的实现主要分一下几步:(3)通过N的数值从表1中查出矢量out u所在扇区#1
如图4所示U1和U2表示相邻的两个基本电压空间矢量,Uout表示输出电压矢量,其幅值代表电压矢量的幅值,其旋转角速度代表正弦电压的角频率,Uout可由U1和U2合成,即:
根据正弦定理可得:
计算出t1、t2后还需要加入零矢量来调节矢量作用的总时间,使得矢量旋转的角速度等于给定的角速度。要注意的是,零矢量的加入一般要放在程序的开始或结束阶段,这样可以防止电压跳变。
3.2.3 通过T1、T2计算各扇区调制波形三相导通时间
以第一扇区为例,第一扇区的起始矢量为100,作用时间为t1,终止矢量为110,作用时间为t2,加入零矢量,作用时间为t0,每次切换应该只有一个开关动作,如图5所示:
在TMS320F2407中,有三个全比较单元,可生成6路PWM波。包括1个计数寄存器和三个比较寄存器,3个比较寄存器分别为CMPR1、CMPR2、CMPR3.计数器采用连续递增递减模式计数,当计数器在0到计数周期这段增计数周期内,计数器的值与比较寄存器的值相等时,输出电平发生一次跳变;在计数器达到计数周期时,计数器将开始减计数,当计数器再次与比较寄存器相等时,输出电平再次跳变。所以需要将计算出的aon t 、bon t 、con t 的值分别付给CMPR1、CMPR2、CMPR3.通过不断改变比较寄存器的值,得到不同占空比的PWM信号输出控制IGBT的导通与关断,实现对电机的矢量控制。
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