基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制系统设计

由图1可知，由外环的转速和内环的电流环可以构成PMSM的双闭环控制系统。该控制系统中应用了空间电压矢量(SVPWM)脉宽调制技术，由于SVPWM的开关损耗小、电压利用率高、谐波少，因而大大提高了PMSM的调速性能。

3 SVPWM原理
本文的矢量控制系统中的逆变器PWM采用的是电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术。SVPWM技术主要是从电机的角度出发，它着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场(即正弦磁通)。三相负载相电压可以用一个空间电压矢量(目标矢量)来代替。通过控制三相逆变器开关器件的通断，可以得到用于合成目标矢量的基本矢量。图2所示是典型的三相逆变器电路及其SVPWM向量扇区图。图中引入了A、B、C桥臂的开关变量Sa、Sb、Sc，当某桥臂的上管导通而下管关断时，其开关变量值为1；当下管导通，上管关断时，开关变量值为0。因此，整个三相逆变器共有8种开关状态，即(SaSbSc)为(000)到(111)，分别对应逆变器的8种输出电压矢量，其中2种为零矢量，6种非零矢量可将平面分为6个扇区。图3所示是产生SVPWM的具体实现步骤。其实现可通过Simulink模块库来搭建。

现以第一扇区为例来计算基本矢量的作用时间，其空间电压矢量Vd的位置如图4所示。假如在开关周期Ts内，矢量Vx、Vy、V0的作用时间分别为Tx、Ty、T0，则有：

式(7)中，Vph为相电压基波幅值，由(7)式可得到扇区中基本矢量Vx、Vy、V0的作用时间，并由此决定逆变器各开关状态的作用时间。