采用SVWM的单相电机变频调速系统的设计中国电气传动

采用SVPWM的单相电机*变频调速系统的设计*李学华王毓顺张陶青岛大学摘要：在分析了单相电机的优缺点的基础上，结合dsPIC单片机优良的控制性能，采用目前比较流行的SVPWM控制方法，利用三相逆变电路来控制单相电机，实现了电机的变频调速.通过实验证明采用这种SVPWM方法可以达到理想效果。关键词：SVPWM单相电机dsPIC单片DesignofVVVFforSinglePhaseMotorAdoptingSVPWMLiXuehuaWangYushunZhangTaoAbstract:Thisarticleanalysestheadvantageanddisadvantageofsinglephasemotorfirst,andachievesVVVFofmotorcombiningtheexcellentperformanceofdsPIC,adoptingSVPWMandusingthreephasescircuitofinverter.Itcanachieveperfecteffectonexperiment,utilizingSVPWMtocontroltorque.Keywords:SVPWMsinglephasemotordsPICsinglechip1引言单相交流异步电机具有结构简单，制造成本较低等优点，以及单相电在诸多领域尤其家用电器中的广泛应用,使得它在工业控制特别是家用电器行业中的应用越来越广泛。对于通过调节端电压和改变极对数的传统调速方法.调速效果远远不能满足生产和生活需要。由于变频调速技术在异步感应电机调速系统中以其优异的调速和启动性能、高功率因数和节电效果,使其在电机控制中应用越来越广泛。不过目前变频调速的研究主要集中在三相电机上，对单相电机的研究重视不够，使得它与三相电机控制技术相比还不成熟。针对这一现象本文采用电压空间矢量脉宽调制技术实现单相电机的变频调速，通过实验验证了该控制系统具有调速范围宽，平滑性好，同时也具有优良的动静态特性等优点。轮*猜青谊岛爱衡默生耳电机钓公司哭资助钢项目衣2蚕S朽VP信WM窗(电挣压空侵间矢狸量脉蚁宽调暖制届技术笼)原桐理场电压螺空间肝矢量仔PW坏M踢(S凶VP仁WM仅)筑实际池是磁胡通墨PW盏M答，其气特点谜是从盐电机益角度蚁出发访，着信眼于面通过衡控制膨电机探端电演压，刻使电凡机获漂得幅来值恒筋定的蝴空间形旋转献磁场奏。它垫把逆牲变器遵和电特机视电为一咸体，践以跟留踪圆责形旋庄转磁疯场为妨目标活来控萌制逆蔽变器沾的输蚁出电催压波注形蹈.降在单翁相电待机全吵桥证逆变俯电路沾中，鹿功率剂器件僵的每恩一种希通电词模式合，都枪能在奸电机焰中生知成一而支空理间电赞压矢全量。请如图膜1所妈示。侨图胃1跃简两相昨三桥懒臂贤主电燕路结新构图刻对于循两相广三桥昏臂逆贷变电腊路，震根据投同一察桥臂揪上下筝开关源互补递导通救的原宰则，播3地个桥长臂共窃产生永8种屡开关炮组合宴模式糟，可璃以在阴电机吗绕组棒上得葡到8员支空扣间电乎压矢慢量，仓它们踏以警V辩(方A，饭N，嗽B菌)来胸表示奉。其国中念A葵=1蛇时，电表示粗A贝1导承通，醋A曾2关知断；想A昌=0筒时，翻表示括A裁1关淘断，阅A缓2导我通，亚其余妇类推堵。8固支矢敬量如炕表1壁所既示覆。秀表1争空间曾电压族矢量妹关系筒组合控V汗非零脸矢量巾零矢滑量败无用乏A榜1境0赶0啄1锐0分1察1择0介N爪0研0熄1挤1妨0续1晶0秧1鼠B茄0音1畜1爬0离0宝1鲁0分0往晋棵棵梢享鉴狭膏墨犬迈斑晨萌鞋形链掉巨过寒赞疫辅拉童绑鸡非况片废何若切魄豆副|碗V骂(1栏,0肿,0宜)|至=|矩V辩(0歪,1佣,0挑)|供=春乓东(2详)满图宿2浴携两相衫三桥些臂电智压矢钻量定协义纪8支亿矢量激中，挠两个益零矢火量位携于坐板标原管点，枪其余方6支软根据塑绕组迟轴线芹以图哨2邪所示扇方式叙分布录。电良压空和间矢脖量都娱可以都由与敏之相寿邻的蚊两个侄基本优矢量粉和零楼矢量病组合哈而成李。矢鉴量显V排(1俊,0抗,1工)和难V茂(0乒,1捆,0镰)在电矢量脚合成欧时可识有可称无。辫为了到计算耀的方引便，项只使错用4枯只位巩岁岛蒜广兵科途枣雕犬捆纱U稍a沉t校=膏V畜1龄t穿1惰+笨V荷2爸t稿2艰+煌V衫0败t疫0淹蜻药卖罚昂(逝3)做萄百节年淡午(4杜)咬理掀拆乡刊袋(5自)志t止0娱=世T赢-角t贩1出-煤t短2述迎霉熟嫁竹疑浊(6辜)狼叉崖精吉红愿气良部蛋沉企尽聪拳励怕贴暑咸沉奋蹲猜腹肾获束伶筒是史役券润昂方则伤军蓝弯梅哀诸遇圈巡灿启知嚼筹瓦3除系姜统组喘成及踩实现端3.群1固硬舱件设勿计晚硬件铜设计筋包括旋主电娘路和底控制废电路芽，主非电路帝采衫用现惜在流士行的狼交直血交变僚频方垦式，妨逆变感器采椒用I锈R公缸司生骑产的酱IR鼓AM述S1顶0U奉P6辟0U胖智能气模块尼电路听。控爽制芯修片采伍用M兵IC从RO清CH斧IP午公司洞的1挣6位嘴单片邀机d筝sP衬IC值30各F4史01炕1，仿它内锡部嵌销入了习一个锋16炊位C氧PU思和一芳个高睁速D添SP元引擎版，从削而把庙单片艳机的诞控制听能力枕和D及SP醋的数点字运深算能配力有装效的词结合向起来追，是茎性价顽比较厅高的认一种膊选择锤。它勉具有逃5个筒16式位定婆时器顺，4含个输籍入通坏道捕机获口拿，4忠个输淋出比划较/品标准屿PW擦M通畜道，苏6个亡电机弟控制弱PW股M通候道，成每路娇PW滔M输蛾出引界脚驱挎动电渣流为秆25采m台A，牺为防跳止同梨一桥炉臂2痰个功载率管云发生否直通师造成页短路运，该德发生填器还打通过舍编程程设置山死区蓬互锁陕时间驴，是籍个电寺机控采制的炼专用阀芯片资。由扒它来灾完成两电流尚电压伴的采滋集和拘处理致，以约及故献障的黎检测蹦和显待示，涨实时拦计算闷输出赏PW插M波屿等操宵作。孙整个糊系统肌的框甜架如晴图3匆所示巡。悬图3看管系统俩框图驳3.园1.些1驼主贴电路拆设计吼单相井电机熔不同风于三销相电茧机，斑它的燕定子判绕组茅是不厦对称蜻的，板传统阻的电悼容运涂行电妄机只甩适用芹于某钟一个交频率亭点上室，不该适合摄变频露调速铁，电定容启恶动容宫易产萄生转信矩脉救振，感所以翻本课若题采俩用了帮三相奖电路针拓扑欲来控踢制单扰相电央机，稿取得且了良补好的蓄控制庄效果韵，主扩电路插如图架4所抽示。归图4忆主臭电路拾图宗调蚕殃旦钢座础鬼浴炉塌例仆艰天引弦立句永堂垃为售了防枣止上隙下桥暮臂直绝通造挠成短令路，晶需要贫设置孟死区迷时间那，注栗意这辈个时足间既检不要仆设置凤的太辫短，卧失去眠保护子功能危，也酬不要庸设置彻的太疫长，哈造成喉波形访失真伟。这涝里根牺据载兵波频易率1银6斯kH炸z，基死区荷时间裕设置钉为2建支m左励右最散好。梅必要突的时宣候可花以进初行死岗区时续间补纽偿。框元具抗脖凳冤衫灾购鞠汽浪先暗趋妹舞缓套贞辩捎丢朱伏提宇龟演瞎嗓症迎社尊飞惩堂且服小锐猛扫白为了傍使转怨速的颈检测摩更准扔确，汉需要痛对连蕉续的梨三个鄙检测娃值取耐平均驰值后之再输专入到曲单片国机R虑D0镇中，蜂作为里实际列转速象。电绳机是睛否停说止的遗判断豪可以细通过猾IC疯2口摸的捕粉捉功辱能来廉实现齿，先倘设定师一个瞎时间吩，当饱超过惹这个芦时间晶捕捉概口还童没有伐检测劈到来住自测狭速发景电机亩的下锐一个诵脉冲掩时就铜认为楼电机爬停转议。肌3.若1.帅2融控蛋制电瞎路设滨计许电机首的参期考速冈度通絮过外醉部电齿位器柳的调厘节得制到，殃它与削实际姿转速脸的差顷值经我过P挑I调彼节器车后转移化为悉参考揭电压错，这暂里需打要加卸个限窝幅环隙节是剧为了裂防止内加到桨定子法上的炒电压庭过大沙而导恒致对金电机搅的损摄害。包同时丹通过西霍尔趴器件芽测得柴定子楚电流出，送浸入转偏子区距间计滴算环州节得沃到磁产链的患相位筛和周奉期，定然后健把电铺压、草相位胖和周顾期三裙个量萍送入功PW采M发慨生器下，得镜到六肉路P担WM坝开关工信号群来控虽制六梦只I头GB哗T的尼通断料顺序灵及时决间，贪从而置改变坡加到哄定子惠上的易电压快。整蚀个控测制系他统设功计如闪图5踢所示乘。智图5勿歌SV粱PW陡M控锡制系葬统图秒对于处单相荣电机再低速熟运行有时出市现的揪转速牙不稳慢定、吊输出相转矩恢较小纪的难前题，胃可以思采用温定子播电压耻补偿肾来解尸决，车它有资多种像实现便方法批，这招里可冤以通会过设竭置多锤条雅V/滴f闲曲线歉，根变据具番体情贫况实拦时选呢择合毙适的春曲线洪来实版现补肚偿。受3.趟2粮软闹件设逗计时整个涛系统额软件圣由主拌程序障、中和断服类务子怒程序押、显估示子多程序跃、A哄/D陪采样邮中断朗子程拌序等圆组成虾。主满程序捕完成袄系统舰的初植始化祸，并图循环杯等待足中断橡的到伤来。扒PW忙M中怪断子著程序洲采集厦电流怪和转谎速计拣算得总到占特空比持可调学的控轧制信却号。秆故障精中断助子程印序中鼠视故凤障性庆质完斑成自施处理裹或故池障报随警，剃封锁甲触发报脉冲煌。串达行通颤讯中廊断可茄以采闸集当旧前转注速等榨信息矿并把陡其送欣入L椅ED吴显示详.下信面是减其中斧最核驴心的游两个夏单元极。旗主程腥序如司图6挽所示礼。括图6秘赶主程嫁序框登图姓PW铲M中欠断子崭程序雹如图雹7所带示。亡图7晚贡PW楚M中觉断程惕序贩整个慈编程寻调试抽过程筋是在掠Mi荐cr锈oc馅hi乎p公滩司开塔发的净MP够LA奏B中复进行滨的，雅可以招使用韵C语浮言进袍行开驾发。柱下面膛是主您程序府部分窝代码智：欠in局t绞ma闹in支(v硬oi驾d){器Cl喷rW惹dt灯()民;/谱/关朴看门恼狗积In驴it印TM师R1开()翻;/抓/初吃始化愿定时穿器1却In局it洒TM近R3瓶()福;/唯/初忽始化亏定时弃器2星In夕it瞒IC缝an悲dC腔N(肝);宅//肺初寻始化枕霍尔鱼传感尾器接写口层In序it厦MC银PW萄M(泛);矿//塞初镜始化危PW韵M模尖块识fo志r(阔;;悟)勺{i盏f(模(S糠WI披TC眯H_亲S2免)&睛&(港!F钳la专gs锐.M烂ot时or雷Ru赶nn畏in海g)粥)引{w哭hi根le怜(S漂WI蝶TC爱H_沉S2哄);度Ru五nM勇ot腊or批()伶;剪纲}/震/如田果电农机静详止并宝按下独S2诉则启飘动电岭机贩滔钱挠虾我撕逆凶鸣脸廉挖el茂se板if讯((羞SW被IT纳CH垦_S缎2)荐&&捡(F淋la猴gs是.M罪ot过or惧Ru僚nn流in故g)狼)渣{w务hi藏le桥(S汉WI疫TC享H_翻S2闻);绪头St留op借Mo桑to辱r(升);宜//释如秩果电型机正围运转网并按智下S稻2芦则停肥止电睁机捞殊织}}记re术tu梦rn坟0犁;拳4泪实作验结咸果愈本课派题选会用的糟单相近电机叙参数院如下腊：三额定舅电压葛现膏泊聚蚀复麦肃乒着躲坟池升覆使廉扁宰本实辜验使啦用1均6鸣kH危z载饭波，井通过坝调节泽电位参器可病以在紧5～袍20施0状Hz糊内实车现良鞠好的菌调速袭，绢通过林实验断得到忽定子丽两相前电压庄为6珍0耍V，长频率蠢为3培5马Hz勿，二脖者相碑位上事差9假0瓶°姿，如响图8吓所示冰。垒通过库实验释可以测看到玉定子磁电压蒙波形凶非常而接近鸦正弦遍波，颗转矩胁脉动览比较菜小，羊可以鹿实现毯在5澡～3攻00领H泳z之逗间的龄调速蛛。因充而应怒用拆ds脉PI侵C神的电阀压空芽间矢窑量控咸制系插统非塞常适茄合单亩相电喘机的棉变频冒调速转。谁图8瘦酸两相哀定子援波形豪图描参考约文献铃1数Em迈ek也a渠S.兆Ob厕e,记To党mo僻no妨bu叨Se淹nj添yu纲束An欠al脂ys赞is劫o判f讯S撑te茂ad阀y-洲St合at自e杂C盛om改po抱ne污nt观s破in驰a喷挨B味al扩an瞒ce叹d葱S怪in陪gl仔e-介ph淹as纪e素S富yn游ch鸦-匪ro盏no好us立精R较el鸟uc穷ta君nc异e征M往ot糖or刘w雁it骨h弯a喂R遥un耐ni拴ng掌魂C纳ap月ac余it幼or席.威E砖le牧ct归ri描c附Po败we翼r归Sy停st虑em背s惩Re捞se渗ar漂ch付，厚20赛06扶从2翠N桌ab已i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