一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制方法及系统，首先根据空间矢量和两相绕组的关系计算出相电压，然后直接根据相电压计算两相绕组的作用时间，再进行PWM比较值的计算，直接根据双H全桥的开关管动作、矢量的作用时间关系，得到每一个开关管的PWM比较值，由于四个空间矢量每个矢量的幅值为母线电压，因此直流母线的电压利用率可以达到100％，因此本发明专利技术的SVPWM调制系统及方法能够很好的满足两相永磁同步电机的驱动控制需求。

A SVPWM modulation system and method for two phase permanent magnet synchronous motor

The invention provides a method and system for SVPWM modulation method of two phase permanent magnet synchronous motor, according to the relationship between space vector and two phase winding phase voltage is calculated, then the effect of time directly according to the calculation of the phase voltage of the phase winding, and then compare the value of PWM calculation, direct interaction time according to the double H full bridge switch the tube action vector, each switch of the PWM value, the amplitude of the four space vector of each vector for the bus voltage, so the voltage of the DC bus utilization rate can reach 100%, so the SVPWM modulation system and the method of the invention can meet the needs of two very good driving control of permanent magnet synchronous motor the.

【技术实现步骤摘要】
一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制系统及方法
本专利技术涉及伺服驱动控制
，更具体地说，涉及一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制系统及方法。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术、微电子技术、微型计算机技术、传感器技术、稀土永磁材料与电动机控制理论的发展，交流伺服控制技术有了长足的进步。三相交流伺服的研究和应用已比较成熟，两相交流伺服的研究相对比较少，还有很大改进的空间。空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术把逆变器和电机作为一个整体来处理，目的是使电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场。SVPWM调制具有电压利用率高、谐波特性好等易于数字化控制等优点，因此得到了广泛的应用。在小功率永磁同步电机、永磁同步直线电机尤其是微型电机，由于体积限制，定子绕组可以做成两相，因此研究并实现两相逆变器的SVPWM调制方法，也具有很强的理论和实际应用意义，但是现有技术没有将SVPWM应用于两相永磁同步电机的驱动控制中。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述的现有技术没有将SVPWM应用于两相永磁同步电机的驱动控制中的技术缺陷，提供了一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制系统及方法。根据本专利技术的其中一方面，本专利技术为解决其技术问题，提供了一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制方法，该SVPWM调制方法包括以下步骤：S1、计算旋转坐标系下d轴电压Vd和q轴电压Vq，其中Vd为励磁分量，Vq为转矩分量；S2、将d轴电压Vd、q轴电压Vq进行PARK逆变换得到两相静止坐标系下的电压Vα、Vβ，其中Vα为α轴分量，Vβ为β轴分量；S3、在两相静止坐标系下，根据两相绕组和α、β轴的相位关系，计算两相永磁同步电机AB绕组和CD绕组的相电压；S4、根据所述相电压、当前母线电压和开关周期，计算AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间；S5、根据所述桥臂开管的时间进行扇区判断得到AB绕组及CD绕组所对应的桥臂的PWM比较值，并将每个PWM比较值分别与三角波比较分别得到PWM控制信号，根据各个PWM控制信号驱所述逆变器以控制所述两相永磁同步电机的工作状态。优选的，在本专利技术的SVPWM调制方法中，所述S3中所述相电压的计算为：其中，VAB为两相永磁同步电机绕组AB相电压，VCD为两相永磁同步电机绕组CD相电压，θ为AB相绕组与α轴重合，CD相绕组与β轴重合时，电压矢量与α的夹角，电压矢量为α轴电压与β轴电压的矢量和。优选的，在本专利技术的SVPWM调制方法中，所述步骤S4中AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间具体根据下述公式得到：其中，tAB、tCD分别为AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间，Vdc为所述的两相永磁同步电机的母线电容电压，Ts为开关管的开关周期。优选的，在本专利技术的SVPWM调制方法中，所述步骤S5中AB绕组及CD绕组所对应的桥臂双H全桥，所述进行扇区判断以得到AB绕组及CD绕组所对应的桥臂的PWM比较值具体为：当tAB≥0：CMPTA＝tAB；CMPTB＝0；当tAB<0：CMPTA＝0；CMPTB＝-tAB；当tCD≥0：CMPTC＝tCD；CMPTD＝0；当tCD<0：CMPTC＝0；CMPTD＝-tCD；其中CMPTA、CMPTB、CMPTC、CMPTD为双H全桥的四个桥臂的PWM比较值。优选的，在本专利技术的SVPWM调制方法中，所述PWM比较值分别与三角波比较分别得到PWM控制信号具体为：在任意给定时刻，若三角波的幅值大于PWM比较值，则输出高电平，否则输出低电平，所述高电平及所述低电平形成所述PWM控制信号。根据本专利技术的另一方面，本专利技术为解决其技术问题，还提供了一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制系统，该SVPWM调制系统包括以下模块：旋转坐标系处理模块，用于计算旋转坐标系下d轴电压Vd和q轴电压Vq，其中Vd为励磁分量，Vq为转矩分量；两相静止坐标系处理模块，用于将d轴电压Vd、q轴电压Vq进行PARK逆变换得到两相静止坐标系下的电压Vα、Vβ，其中Vα为α轴分量，Vβ为β轴分量；相电压处理模块，用于在两相静止坐标系下，根据两相绕组和α、β轴的相位关系，计算两相永磁同步电机AB绕组和CD绕组的相电压；开管时间处理模块，用于根据所述相电压、当前母线电压和开关周期，计算AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间；PWM控制处理模块，用于根据所述桥臂开管的时间进行扇区判断得到AB绕组及CD绕组所对应的桥臂的PWM比较值，并将每个PWM比较值分别与三角波比较分别得到PWM控制信号，根据各个PWM控制信号驱所述逆变器以控制所述两相永磁同步电机的工作状态。优选的，在本专利技术的SVPWM调制系统中，所述相电压处理模块中所述相电压的计算为：其中，VAB为两相永磁同步电机绕组AB相电压，VCD为两相永磁同步电机绕组CD相电压，θ为AB相绕组与α轴重合，CD相绕组与β轴重合时，电压矢量与α轴的夹角，电压矢量为α轴电压与β轴电压的矢量和。优选的，在本专利技术的SVPWM调制系统中，所述步骤开管时间处理模块中AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间具体根据下述公式得到：其中，tAB、tCD分别为AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间，Vdc为所述的两相永磁同步电机的母线电容电压，Ts为开关管的开关周期。优选的，在本专利技术的SVPWM调制系统中，所述步骤PWM控制处理模块中AB绕组及CD绕组所对应的桥臂双H全桥，所述进行扇区判断以得到AB绕组及CD绕组所对应的桥臂的PWM比较值具体为：当tAB≥0：CMPTA＝tAB；CMPTB＝0；当tAB<0：CMPTA＝0；CMPTB＝-tAB；当tCD≥0：CMPTC＝tCD；CMPTD＝0；当tCD<0：CMPTC＝0；CMPTD＝-tCD；其中CMPTA、CMPTB、CMPTC、CMPTD为双H全桥的四个桥臂的PWM比较值。优选的，在本专利技术的SVPWM调制系统中，所述PWM比较值分别与三角波比较分别得到PWM控制信号具体为：在任意给定时刻，若三角波的幅值大于PWM比较值，则输出高电平，否则输出低电平，所述高电平及所述低电平形成所述PWM控制信号。实施本专利技术的用于两相永磁同步电机的SVPWM调制系统及方法，具有以下有益效果：本专利技术根据空间矢量和两相绕组的关系计算出相电压，直接根据相电压计算两相绕组的作用时间，然后进行PWM比较值的计算，直接根据双H全桥的开关管动作、矢量的作用时间关系，得到每一个开关管的的PWM比较值，由于四个空间矢量每个矢量的幅值为母线电压，因此直流母线的电压利用率可以达到100％，因此本专利技术的SVPWM调制系统及方法能够很好的满足两相永磁同步电机的驱动控制需求。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术的用于两相永磁同步电机的SVPWM调制方法一实施例的流程图；图2是本专利技术的两相逆变器与两相永磁同步电机拓扑结构图；图3是三相逆变器矢量示意图；图4是本专利技术的两相逆变器矢量示意图；图5为AB绕组对应的PWM控制信号形成的原理图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，其为本专利技术的用于两相永磁同步电机的SVPWM调制方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制方法，其特征在于，该SVPWM调制方法包括以下步骤：S1、计算旋转坐标系下d轴电压Vd和q轴电压Vq，其中Vd为励磁分量，Vq为转矩分量；S2、将d轴电压Vd、q轴电压Vq进行PARK逆变换得到两相静止坐标系下的电压Vα、Vβ，其中Vα为α轴分量，Vβ为β轴分量；S3、在两相静止坐标系下，根据两相绕组和α、β轴的相位关系，计算两相永磁同步电机AB绕组和CD绕组的相电压；S4、根据所述相电压、当前母线电压和开关周期，计算AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间；S5、根据所述桥臂开管的时间进行扇区判断得到AB绕组及CD绕组所对应的桥臂的PWM比较值，并将每个PWM比较值分别与三角波比较分别得到PWM控制信号，根据各个PWM控制信号驱所述逆变器以控制所述两相永磁同步电机的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制方法，其特征在于，该SVPWM调制方法包括以下步骤：S1、计算旋转坐标系下d轴电压Vd和q轴电压Vq，其中Vd为励磁分量，Vq为转矩分量；S2、将d轴电压Vd、q轴电压Vq进行PARK逆变换得到两相静止坐标系下的电压Vα、Vβ，其中Vα为α轴分量，Vβ为β轴分量；S3、在两相静止坐标系下，根据两相绕组和α、β轴的相位关系，计算两相永磁同步电机AB绕组和CD绕组的相电压；S4、根据所述相电压、当前母线电压和开关周期，计算AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间；S5、根据所述桥臂开管的时间进行扇区判断得到AB绕组及CD绕组所对应的桥臂的PWM比较值，并将每个PWM比较值分别与三角波比较分别得到PWM控制信号，根据各个PWM控制信号驱所述逆变器以控制所述两相永磁同步电机的工作状态。2.根据权利要求1所述的SVPWM调制方法，其特征在于，所述S3中所述相电压的计算为：其中，VAB为两相永磁同步电机绕组AB相电压，VCD为两相永磁同步电机绕组CD相电压，θ为AB相绕组与α轴重合，CD相绕组与β轴重合时，电压矢量与α轴的夹角，电压矢量为α轴电压与β轴电压的矢量和。3.根据权利要求1所述的SVPWM调制方法,其特征在于，所述步骤S4中AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间具体根据下述公式得到：其中，tAB、tCD分别为AB绕组、CD绕组对应桥臂开管的时间，Vdc为所述的两相永磁同步电机的母线电容电压，Ts为开关管的开关周期。4.根据权利要求1所述的SVPWM调制方法,其特征在于，所述步骤S5中AB绕组及CD绕组所对应的桥臂双H全桥，所述进行扇区判断以得到AB绕组及CD绕组所对应的桥臂的PWM比较值具体为：当tAB≥0：CMPTA＝tAB；CMPTB＝0；当tAB<0：CMPTA＝0；CMPTB＝-tAB；当tCD≥0：CMPTC＝tCD；CMPTD＝0；当tCD<0：CMPTC＝0；CMPTD＝-tCD；其中CMPTA、CMPTB、CMPTC、CMPTD为双H全桥的四个桥臂的PWM比较值。5.根据权利要求1所述的SVPWM调制方法,其特征在于，所述PWM比较值分别与三角波比较分别得到PWM控制信号具体为：在任意给定时刻，若三角波的幅值大于PWM比较值，则输出高电平，否则输出低电平，所述高电平及所述低电平形成所述PWM控制信号。6.一种用于两相永磁同步电机的SVPWM调制系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海春，尹泉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42