基于SVPWM的永磁同步电动机控制系统的研究

摘  要： 介绍了永磁同步电动机控制系统的组成，空间矢量脉宽调制（SVPWM）的理论及其算法在系统中的实现过程，并对系统进行了Simulink仿真。仿真结果表明：采用SVPWM算法控制永磁同步电动机定子绕组电流谐波成份较少，控制效果较好，具有广阔的应用前景。
关键词： 空间矢量脉宽调制；永磁同步电动机；Simulink；定子绕组电流
   　随着电子技术和控制技术的发展，永磁同步电动机(PMSM)的控制技术也日趋成熟，且在工业界得到了广泛的应用。采用空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法控制PMSM，将在PMSM的三相定子绕组中产生正弦波电流，形成旋转磁场，使电动机按要求的速度运转。与直接的正弦脉宽调制（SPWM）技术相比，PMSM控制简单，数字化实现方便，且在电机线圈的电流中产生更少的谐波成分，降低了电机转矩的脉动，提高了对IGBT逆变桥直流供电电源的利用效率[1,2]。
1 PMSM控制系统的构成
     PMSM控制系统的构成如图1所示。三相交流输入经过二极管桥式整流电路整流之后得到直流电压，由DSP芯片产生的SVPWM脉冲控制IGBT逆变桥，并给IGBT逆变桥供电，从而在由逆变桥驱动的PMSM三相定子绕组中产生互差120°电角度的正弦波电流，形成等幅的旋转磁场，使电机按照一定的速度进行旋转。
   
   1.1 IGBT逆变桥
     PMSM控制系统中的IGBT逆变桥如图2所示，Ua、Ub和Uc是其电压输出，T1～T6是6个IGBT，它们分别被a，a′，b，b′，c和c′这6个来自DSP芯片的控制信号所控制，U、V和W分别为PMSM的定子三相绕组。当逆变桥上半部分的一个IGBT开通时，其下半部分相对应的IGBT应被关闭，即a、b或c为1时，则a′、b′和c′为0。a、b和c为0或为1的状态，决定了T1～T6这6个IGBT的开关状态，从而决定了Ua、Ub和Uc三相输出电压的波形情况。如果用SVPWM脉冲控制这6个IGBT的通和断，则PMSM的三相定子电流波形接近于理想的正弦波形，从而产生恒定角速度旋转的圆形磁场，使PMSM按指定的速度进行运转[3]。