外文翻译--基于DSP的简单超快速的空间矢量PWM算法及运用 中文版.doc

基于DSP的简单超快速的空间矢量PWM算法及运用尼科劳佩雷拉菲略,若昂奥诺弗雷,博尔赫斯达席尔瓦,比马尔玻色摘要:本文提出了一种用于二维美式电压反馈逆变器的空间矢量调制的简单算法。这种算法在理论上比目前已提出的任何一种算法都更快和更灵活。这种算法的另一种优势是它是一种在欠调制和过调制区域中运算矩形波几乎没有另外的算法损耗的简单算法。这种简化算法是通过命令改变电压矢量从而找出角与振幅之间的最佳解，推论怎样从欠调制转变为过调制区域的策略，通过减少方程的数量预测切换次数，简化领域确认策略。总之，这种算法可应用于只基于数学运算（加法，减法和乘法），布尔值逻辑运算，和一种小尺寸的查找表。这种简化算法可以在不损耗任何优秀传统SVM算法的特征下提高SVM算法的频率次数。以某一电压控制的TMS320F240类型的DSP感应以20kHz运转的电机的切换频率为条件，Matlab/Simulink仿真软件的结果和实验室的实验数据都指出它在系统中有广泛的前景。一.简介直流到变频交流电源转换是现代交流调速电机驱动应用的基础。在这些应用中，PWM（脉宽调制）和VFI是运用的最广泛的。固定开关频率和相应的明确界定的谐波含量，使载波PWM控制算法很受欢迎。在载波PWM控制算法中，SVPWM（空间矢量脉宽调制）是最好的，因为其卓越的谐波质量和拓展线性范围的运算1,2。与其它载波PWM控制算法不同，它可以单独调节三相电压的任何一个，SVPWM通过命令将电压矢量作为一个整体来调节。基本上，这种算法的目标是使电压矢量的平均输出等于设定的参考向量。由于其策略性质，SVPWM需要非常复杂的在线计算，并且通常限制了其高达几千赫兹的切换频率的运算.当在欠调制和过调制区域中运算时，困难的增加是必然的。在这种请况下，不同的地区就需要不同的算法。为每个区域制定的策略是3，过调制区域进一步细分为两个区域，并因此增加了两种额外的算法（总共是3种算法）可用于涵盖欠调制和过调制区域。两种简化策略为过调制被提出在4和5.两种方法在过调制区域中都是使用一种算法。然而，为了简化策略，就需要牺牲一点这个区域的谐波质量。如果欠调制和过调制范围都需要的话，那在过调制范围内，则不管任何提到的简化。为了实现SVPWM至少需要两种算法：一种用于欠调制范围，另一种用于过调制范围。最近，出现了另一种接近SVPWM简化算法的算法，提出一种饱和功能，用人工神经网络去统一欠调制和过调制区域中的算法。这片文章提出一种用于电压反馈逆变器的调节空间矢量的简化算法。这种算法在理论上比目前已提出的任何一种算法都更快和更灵活。这种算法的另一种优势是它是一种在欠调制和过调制区域中运算矩形波几乎没有另外的算法损耗的简单算法。这种简化算法可以在不损耗任何优秀传统SVM算法的特征下提高SVM算法的频率次数。二.调制空间矢量图1(a)所示为一个三相二维电压反馈逆变器，图1(b)所示为其8个开关状态，其中6个1V(000)-6V(101)是来自六边形的活跃状态矢量，另外2个0V(000)和7V(111)是指向原点的零状态向量。指定电压向量*V如图所示表在扇形1中.欠调制和过调制的运算由调制指数m决定。即输入的大小或电压矢量参考值与基本矩形波电压峰值之间的比。调制指数m的值在0至1之间。在欠调制区域(0<m<0.907)，如图2(a)所示，参考电压*V依然在扇形内。过调制区域则分为两种模式：第1种(0.907<m<0.952)和第2种(0.952<m<1.0).图2(b)所示为适用与过调制区域的模式1的一个参考矢量，其最低和最高轨迹限制只使用与这一区域。图2(c)所示为过调制区域模式2及其轨迹限制。在欠调制区域中逆变器开关状态的有效时间有以下方程给出：对于过调制的两种模式而言，方程(1)都适用。然而，必须通过振幅和/或角度修改来补偿基本电压输出损耗。在过调制的模式1中，振幅值在*V至mV之间。在模式2中，振幅值也在改变，其角度值在*a至*ma之间。图3所示为常规SVPWM算法的流程图，dV和qV分别为*V的实部和虚部，是*V与Re轴之间的角距,，a是扇形角，如图1(b)。由图可知，这种算法的计算步骤为：（1）扇形鉴定；(2)计算和*a；(3)计算调制指数m；(4)计算时间间隔at，bt和0t；(5)依靠地域位置来计算相开关导通次数ONAT，ONBT和ONCT(见方程式(2)。例如，ONAT=1意味着开关1S是开的，否则4S是开的。注意在图3中，有3种不同的算法来计算at，bt和0t目的在于涵盖整个运算范围，例如，欠调制和过调制的两种模式。这种算法非常复杂和耗时，因为(1)用方程计算有效时间需要依靠运算地区，(2)相转换次数的计算要用到有效时间，(3)用来确定扇形的参考矢量线的方法非常复杂。三.简化超速SVM算法简化算法在这项工作中被提出是基于其接近在6中，6中的主要观点为：(1)直接计算相开启和关闭次数，而不是计算有效时间（at，bt和0t），和确认扇形从而激活它们。(2)在计算开启和关闭次数时，通过改变电压矢量来探索角度和振幅之间的解耦。(3)推断怎样从欠调制区域进入过调制区域（用饱和功能）(4)走向简化SVPWM算法的第一步已由d-q组件给出。这种策略简化了)sin(*a和)3/sin(*a之间的计算关系，避免使用查找表。这样相开启转换次数的计算就变得简单了，方程式如下：