外文翻譯--基于DSP的簡單超快速的空間矢量PWM算法及運(yùn)用 中文版.doc

基于DSP的簡單超快速的空間矢量PWM算法及運(yùn)用尼科勞佩雷拉菲略,若昂奧諾弗雷,博爾赫斯達(dá)席爾瓦,比馬爾玻色摘要:本文提出了一種用于二維美式電壓反饋逆變器的空間矢量調(diào)制的簡單算法。這種算法在理論上比目前已提出的任何一種算法都更快和更靈活。這種算法的另一種優(yōu)勢是它是一種在欠調(diào)制和過調(diào)制區(qū)域中運(yùn)算矩形波幾乎沒有另外的算法損耗的簡單算法。這種簡化算法是通過命令改變電壓矢量從而找出角與振幅之間的最佳解，推論怎樣從欠調(diào)制轉(zhuǎn)變?yōu)檫^調(diào)制區(qū)域的策略，通過減少方程的數(shù)量預(yù)測切換次數(shù)，簡化領(lǐng)域確認(rèn)策略?？傊@種算法可應(yīng)用于只基于數(shù)學(xué)運(yùn)算（加法，減法和乘法），布爾值邏輯運(yùn)算，和一種小尺寸的查找表。這種簡化算法可以在不損耗任何優(yōu)秀傳統(tǒng)SVM算法的特征下提高SVM算法的頻率次數(shù)。以某一電壓控制的TMS320F240類型的DSP感應(yīng)以20kHz運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)的切換頻率為條件，Matlab/Simulink仿真軟件的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都指出它在系統(tǒng)中有廣泛的前景。一.簡介直流到變頻交流電源轉(zhuǎn)換是現(xiàn)代交流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用的基礎(chǔ)。在這些應(yīng)用中，PWM（脈寬調(diào)制）和VFI是運(yùn)用的最廣泛的。固定開關(guān)頻率和相應(yīng)的明確界定的諧波含量，使載波PWM控制算法很受歡迎。在載波PWM控制算法中，SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）是最好的，因?yàn)槠渥吭降闹C波質(zhì)量和拓展線性范圍的運(yùn)算1,2。與其它載波PWM控制算法不同，它可以單獨(dú)調(diào)節(jié)三相電壓的任何一個，SVPWM通過命令將電壓矢量作為一個整體來調(diào)節(jié)?；旧?，這種算法的目標(biāo)是使電壓矢量的平均輸出等于設(shè)定的參考向量。由于其策略性質(zhì)，SVPWM需要非常復(fù)雜的在線計算，并且通常限制了其高達(dá)幾千赫茲的切換頻率的運(yùn)算.當(dāng)在欠調(diào)制和過調(diào)制區(qū)域中運(yùn)算時，困難的增加是必然的。在這種請況下，不同的地區(qū)就需要不同的算法。為每個區(qū)域制定的策略是3，過調(diào)制區(qū)域進(jìn)一步細(xì)分為兩個區(qū)域，并因此增加了兩種額外的算法（總共是3種算法）可用于涵蓋欠調(diào)制和過調(diào)制區(qū)域。兩種簡化策略為過調(diào)制被提出在4和5.兩種方法在過調(diào)制區(qū)域中都是使用一種算法。然而，為了簡化策略，就需要犧牲一點(diǎn)這個區(qū)域的諧波質(zhì)量。如果欠調(diào)制和過調(diào)制范圍都需要的話，那在過調(diào)制范圍內(nèi)，則不管任何提到的簡化。為了實(shí)現(xiàn)SVPWM至少需要兩種算法：一種用于欠調(diào)制范圍，另一種用于過調(diào)制范圍。最近，出現(xiàn)了另一種接近SVPWM簡化算法的算法，提出一種飽和功能，用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)去統(tǒng)一欠調(diào)制和過調(diào)制區(qū)域中的算法。這片文章提出一種用于電壓反饋逆變器的調(diào)節(jié)空間矢量的簡化算法。這種算法在理論上比目前已提出的任何一種算法都更快和更靈活。這種算法的另一種優(yōu)勢是它是一種在欠調(diào)制和過調(diào)制區(qū)域中運(yùn)算矩形波幾乎沒有另外的算法損耗的簡單算法。這種簡化算法可以在不損耗任何優(yōu)秀傳統(tǒng)SVM算法的特征下提高SVM算法的頻率次數(shù)。二.調(diào)制空間矢量圖1(a)所示為一個三相二維電壓反饋逆變器，圖1(b)所示為其8個開關(guān)狀態(tài)，其中6個1V(000)-6V(101)是來自六邊形的活躍狀態(tài)矢量，另外2個0V(000)和7V(111)是指向原點(diǎn)的零狀態(tài)向量。指定電壓向量*V如圖所示表在扇形1中.欠調(diào)制和過調(diào)制的運(yùn)算由調(diào)制指數(shù)m決定。即輸入的大小或電壓矢量參考值與基本矩形波電壓峰值之間的比。調(diào)制指數(shù)m的值在0至1之間。在欠調(diào)制區(qū)域(0m0.907)，如圖2(a)所示，參考電壓*V依然在扇形內(nèi)。過調(diào)制區(qū)域則分為兩種模式：第1種(0.907m0.952)和第2種(0.952m1.0).圖2(b)所示為適用與過調(diào)制區(qū)域的模式1的一個參考矢量，其最低和最高軌跡限制只使用與這一區(qū)域。圖2(c)所示為過調(diào)制區(qū)域模式2及其軌跡限制。在欠調(diào)制區(qū)域中逆變器開關(guān)狀態(tài)的有效時間有以下方程給出：對于過調(diào)制的兩種模式而言，方程(1)都適用。然而，必須通過振幅和/或角度修改來補(bǔ)償基本電壓輸出損耗。在過調(diào)制的模式1中，振幅值在*V至mV之間。在模式2中，振幅值也在改變，其角度值在*a至*ma之間。圖3所示為常規(guī)SVPWM算法的流程圖，dV和qV分別為*V的實(shí)部和虛部，是*V與Re軸之間的角距,，a是扇形角，如圖1(b)。由圖可知，這種算法的計算步驟為：（1）扇形鑒定；(2)計算和*a；(3)計算調(diào)制指數(shù)m；(4)計算時間間隔at，bt和0t；(5)依靠地域位置來計算相開關(guān)導(dǎo)通次數(shù)ONAT，ONBT和ONCT(見方程式(2)。例如，ONAT=1意味著開關(guān)1S是開的，否則4S是開的。注意在圖3中，有3種不同的算法來計算at，bt和0t目的在于涵蓋整個運(yùn)算范圍，例如，欠調(diào)制和過調(diào)制的兩種模式。這種算法非常復(fù)雜和耗時，因?yàn)?1)用方程計算有效時間需要依靠運(yùn)算地區(qū)，(2)相轉(zhuǎn)換次數(shù)的計算要用到有效時間，(3)用來確定扇形的參考矢量線的方法非常復(fù)雜。三.簡化超速SVM算法簡化算法在這項工作中被提出是基于其接近在6中，6中的主要觀點(diǎn)為：(1)直接計算相開啟和關(guān)閉次數(shù)，而不是計算有效時間（at，bt和0t），和確認(rèn)扇形從而激活它們。(2)在計算開啟和關(guān)閉次數(shù)時，通過改變電壓矢量來探索角度和振幅之間的解耦。(3)推斷怎樣從欠調(diào)