核心提示：　　電氣傳動自動化永磁電機(jī)變頻器扇區(qū)過渡缺陷的分析與解決陳黃明星i鮑暉（浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江杭州310027）脈寬調(diào)制的原理，分析了產(chǎn)生這些問題的原因，并給出了可行的解決方法。　　1概述由于空間

　　電氣傳動自動化永磁電機(jī)變頻器扇區(qū)過渡缺陷的分析與解決陳黃明星i鮑暉（浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江杭州310027）脈寬調(diào)制的原理，分析了產(chǎn)生這些問題的原因，并給出了可行的解決方法。

　　1概述由于空間矢量脈寬調(diào)制法（SVPWM）在電流諧波抑制及電壓利用率等方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，因此它在交流調(diào)速系統(tǒng)中已得到廣泛的應(yīng)用。本文應(yīng)用SVPWM技術(shù)，基于TMS32F240DSP研制了1臺三相變頻電源，從而實現(xiàn)對永磁同步電機(jī)的變頻控制。然而，在實際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)SVPWM的扇區(qū)過渡存在一個不容忽視的缺陷，文中從空間矢量脈寬調(diào)制的原理出發(fā)分析了產(chǎn)生這一工程問題的多種原因，給出了一個可行的解決方案。

　　2空間矢量脈寬調(diào)制法計算公式的推導(dǎo)針對所示的三相逆變電路，可以推知3個上橋臂開關(guān)管1、23的狀態(tài)與a、卩軸的關(guān)系，進(jìn)而可得出開關(guān)管1、2、3的狀態(tài)和空間電壓矢量之間的關(guān)系如所示。由可見，開關(guān)管1、23組合成為8種開關(guān)狀態(tài)對應(yīng)著8種空間電壓矢量，其中：V、V是零矢量，這些電壓矢量將空間劃分為6個扇區(qū)。

　　空間矢量脈寬調(diào)制的基本原理就是將任意一個空間電壓矢量分解成所在扇區(qū)相鄰的2個電壓矢量及1個零矢量，分解后的各個分量的大小即表示該電壓矢量的作用時間。

　?。?）空間電壓矢量所處扇區(qū)的計算對于永磁同步電機(jī)的變頻電路，此處使用id=0的控制策略，id和iq經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后輸出ud和Uq根據(jù)電壓矢量的版和Uq分量可直接計算扇區(qū)的位置，計算方法如下：的《軸位置；9為轉(zhuǎn)子相對于《相軸位置；9為電壓矢量與d軸的夾角。

　　因此，任意空間電壓矢量所處的扇區(qū)號等于9除以60°所得的余數(shù)再加1.（2）空間電壓矢量導(dǎo)通時間的計算將Md、Uq經(jīng)過派克逆變換求出M、M，3.現(xiàn)在設(shè)V在如所示位置，則可求出分解后的電壓矢量V4與V，的導(dǎo)通時間T4和T6.其中，K=Uc，T為PWM載波周期值。

　　依此類推，得出空間電壓矢量在任意扇區(qū)中計算導(dǎo)通時間的一般公式為：扇區(qū)1：扇區(qū)扇區(qū)6：間。

　　3扇區(qū)過渡缺陷的原因分析及解決方法理論上，上述計算空間電壓矢量導(dǎo)通時間的公式?jīng)]有問題，然而試驗過程中，發(fā)現(xiàn)計算出來的ti、t2經(jīng)常出錯；并且當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率越低，出現(xiàn)錯誤的次數(shù)越多。經(jīng)過仔細(xì)觀察其出錯規(guī)律，發(fā)現(xiàn)這類錯誤總是在電壓矢量的扇區(qū)過渡時發(fā)生。究其原因，主要是變頻器存在以下3種特殊情況。

　　（1）實際電壓矢量V所在扇區(qū)被誤判為相鄰的扇區(qū)，因而由于V計算得到U.、U3合成的電壓矢量也落在這個誤判的扇區(qū)內(nèi)，這樣計算出來的導(dǎo)通時間不會出現(xiàn)負(fù)數(shù)的情況，如所示。從物理意義上理解解即原來要求產(chǎn)生的電壓矢量V被另一電壓矢量所取代，這種純粹由算法誤差導(dǎo)致的偏差是可以容許的。

　?。?）計算反正切變換的算法誤差和除法弓|起截斷誤差導(dǎo)致空間電壓矢量實際扇區(qū)被誤判為相鄰的扇區(qū)。因此，電壓矢量就按照相鄰扇區(qū)的2個開關(guān)電壓矢量進(jìn)行分解。由可知，電壓矢量V（圖中9為一很小的角度）在第1扇區(qū)，應(yīng)該分解為T2V，和fV4.但是計算的結(jié)果是第2扇區(qū)，因此分解結(jié)果為和TV2.在物理意義上，由于時間沒有負(fù)數(shù)，因此不可能用電壓矢量V2產(chǎn)生如所示的V2而實際計算的T1出現(xiàn)了負(fù)數(shù)。同時由推出：T2由于IV>l別為：：iV2i，得出糾錯后導(dǎo)通時間Tr和t/分根據(jù)錯誤產(chǎn)生的原因，可以進(jìn)行校正，由于扇區(qū)之間的夾角都是60°從徑向關(guān)系可以得出：Tr=0，即只有導(dǎo)通，V2或V4都不導(dǎo)通。

　　因此，根據(jù)以上關(guān)于扇區(qū)過渡問題的分析結(jié)果，第1種情況屬于可以容許的偏差，不在討論之列；后兩種情況在計算過程中都會出現(xiàn)導(dǎo)通時間小于0的問題。但在程序中無法辨別究竟是哪種情況，因此可以把這兩種情況統(tǒng)一歸結(jié)，用一種簡單易行的方法來解決，在此針對第3種情況提出解決方法。

　　這樣，實際控制程序中需要增加一個電壓矢量扇區(qū)過渡的糾正程序，其流程為：其中，T/、乃'為糾正前的計算結(jié)果，Ti、T2是糾正后的值。

　　這種情況下，由于無法知道V與間的偏差究竟多大，但總在電壓矢量V6左右，因此可以用幅值和j/一樣、方向與V6―致的矢量來代替。因為9很小，V與V幅值相同，因此890°當(dāng)計算出的導(dǎo)通時間出現(xiàn)小于0時，說明出現(xiàn)了本文指出的兩種扇區(qū)過渡缺陷中的一種，此時調(diào)用糾正程序即可。

　　4結(jié)論試驗證明，當(dāng)添加了電壓矢量扇區(qū)過渡糾正程序后，從仿真器實時采集到的數(shù)據(jù)觀察扇區(qū)過渡的情況，其結(jié)果完全正確。這就避免了由于計算錯誤造成電壓矢量出現(xiàn)突跳，從而保證了永磁電機(jī)轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)性，完善了SVPWM對永磁電機(jī)的控制技術(shù)。