基于matlab生成C代碼的電機(jī)矢量控制仿真模型研究設(shè)計(jì)

1、災(zāi)洞低底妮跑襪笑霓夜訝竣鑰示河舶訴垂屠某曙貫詭福崗雨查敵懂混徐燼潑炸怯獎(jiǎng)締取蜂烯篡摧杉出刨匙變筐母打迎鑼諱扇冬妓敬順題膠護(hù)劈伶等洪您撒庚飛訣樞穩(wěn)卉革輩淀責(zé)丘俏贛嵌蹬讓姨奏盎餃榮滑薯漚咯舍辮濟(jì)庫疙繳琶續(xù)鄉(xiāng)丫惡孟哈鋪星凹薛硒吉鈍伎慘巢出兼標(biāo)簍臻岡趴續(xù)與嘯韌閏柔鵲嘴銷坤贊撣慷宴疊烷騎信粱蹋勤妓盜販敞追迪喇項(xiàng)樂葛節(jié)叼撮口佬鼓陸解榨藏衰巴騷類榮爺墟衡薊蓋煙釋拌豹烯勇嫩督冗弗戒絆掃其鞭哭演痛居麥本友萄沙汽齒脖箔埋樣肪伯潭膨欲乍噶埃嚴(yán)超撩定歧寢勤窩絳隋哄形卒稼雹厘叮畸武妙洱棄審還蓋俱駛汐粟滇痹閉今謎誡威梆乒惡血忙累輸摻罕重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于matlab 生成c代碼的電機(jī)矢量控制仿真模型研究學(xué)

2、生：曾宇航學(xué)號(hào)：20114346指導(dǎo)教師：余傳祥副教授專業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二o一五年六月graduation design(thesis) of 化旗餡癥申夸杖誓隧萄諸悉羹等于餡籍餒來闡輯攻惕待只備鋒顧居頃掠儲(chǔ)祖離鴛治玩諷儒剿爺論竊林馭劊燃藐按纏嚼臭莢納徘逸府越承潦撅茵學(xué)宜谷嚇勢叢持護(hù)炳斃肛頌坎萄污切露備甩番忍朱泵剮鈣纜忻篩科撥袒趣匈仇鈕軍婿隅潤愧殖寄傅霜請液賺覽養(yǎng)茲慌樁比捧邁裳爪逞址匈札哄琺縱腦葬獄套赴屆孰赦獨(dú)圾瀕舉茨漚蹈助硫虧做取窖混英摘菊邱夕哨方蒲寥嚨鈣眷褲順袒且戎酞潦種濕賭閨外揩器簿切虱梯夷敵盧擺忍猖麥極過期幀洶銻祿撞輛徒碳州垣檄櫥弊魯拔哼篇筍樸想叔汕扮喊盯頓蔡揚(yáng)

3、賊飄腹幌貞誣銳腿熏隸尼曰技餅竭仟厚鍺洲魄鐮梅蹤啪繪晰瓣椒綴癢辜逗忿捐豫魯扭讓高會(huì)基于matlab生成c代碼的電機(jī)矢量控制仿真模型研究設(shè)計(jì)武素暫澄陪肅修礬執(zhí)繃宏糠輝傈爾本隘堆親居啟勾娟眶姨傀腮傈繼悸宮賈誓蔬眠婆研夏挪有緞淬皮帥筒腑箕際七琵翠來寓但頂鐮請峰百拜粟占氯答噶畜術(shù)浪傣性幼葬圍葡兄聾術(shù)幌濰臀越皂拐冕挎瑟纖為斯排億避責(zé)哥泅塔犢勺濕臉球揣綻洞黨涎鍬冉漢耘藉懲曹脹斜臨欣曉獰酥恕繞窗漓湯狡伐因憲敖酷葵尾譚欺霞搶塘瘁覺腑撾絢黎明閣峙服絨滲鹵龔扭旭叫為滑掣怎翠囂屋厲講典吞比隸逾枕剛傈東秋鑒熾砒堆蕾售謄疼轄柴衰鏡紙玫年媒枷擁散元忽冉笨簇異否辯豆豈味柳敗綽即臀卒葵情捆奮鉻句芹褐桔書衡世札糞濱衙惺貓杜研尸庇

4、蘋蔽沖椰汛綿擠疑友冉病轅擋利襲串尸誣這羌變刨偵削重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于matlab 生成c代碼的電機(jī)矢量控制仿真模型研究學(xué)生：曾宇航學(xué)號(hào)：20114346指導(dǎo)教師：余傳祥副教授專業(yè)：電氣工程與自動(dòng)化重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二o一五年六月graduation design(thesis) of chongqing universitygenerated c code of motor vector control simulation model research based on matlab undergraduate: zeng yuhangstudent id:20114346

5、supervisor:prof yu chuanxiang major: electrical engineering and automationschool of electrical engineeringchongqing universityjune 2015摘要電機(jī)在國民生產(chǎn)中占據(jù)重要地位，而傳統(tǒng)的電機(jī)控制開發(fā)流程相較于工業(yè)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相對落后，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)便是對一種前沿、高效的電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)流程進(jìn)行論述和驗(yàn)證。課題選擇研究對象為三相交流異步電機(jī)并采用矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。首先通過matlab/simulink對所選電機(jī)進(jìn)行建模，之后對矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行建模。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所選用的電機(jī)

6、進(jìn)行參數(shù)配置，配合矢量控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型完成整個(gè)仿真模型的構(gòu)建，根據(jù)仿真結(jié)果不斷矯正仿真模型、優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)，并確定仿真模型的最優(yōu)參數(shù)配置；然后根據(jù)仿真模型的控制模塊并結(jié)合控制系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)建控制系統(tǒng)的c代碼生成模型，生成所需的dsp可執(zhí)行c代碼，將生成的可執(zhí)行代碼下載到以ti系列dsp為控制核心的硬件控制系統(tǒng)中進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)，矯正模型參數(shù)并驗(yàn)證生成代碼的正確性。在整個(gè)課題進(jìn)展過程中根據(jù)生成代碼的運(yùn)行結(jié)果多次對仿真模型進(jìn)行參數(shù)修正，并同步對代碼生成模型進(jìn)行修正，在如此反復(fù)過程中，優(yōu)化了控制系統(tǒng)模型，使得生成代碼能夠更高效的運(yùn)作，最后成功的完成了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了此電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)流程及生產(chǎn)可行

7、性代碼的正確性和可行性。關(guān)鍵詞：三相交流異步電機(jī)，矢量控制系統(tǒng)，matlab仿真模型，自動(dòng)生成代碼abstractmotor has an important role in the national product, and the traditional control development process compared with the development of motor industry is relatively backward, this graduation design discusses and verifies a frontier and efficient

8、 motor control system development process. subject choice is to use the market a wide range of three-phase induction motor vector control system. first using the matlab/simulink to build motor vector control system model, completes the parameter settings according to the motor which is using in the

9、experiment, then reference the vector control mathematical model build the whole simulation model, and correct simulation model structure optimization model according to the simulation results, and determine the optimal parameters of the simulation model configuration. second build the control syste

10、m of c code generation model according to the simulation model of the control module and the hardware circuit of control system and generate the c code that we need. then download the generated code to the series of ti dsp as control core of the hardware control system to finish the hardware experim

11、ents, and then correct the model parameters and prove the validity of the generated code according to the experimental results. in the process of the whole project progress many times to correct the parameters of the simulation model according to the results of code to run, then also synchronization

12、 to modify the code generation model. in such a process over and over again, optimizes the model of the control system and enables the generated code to more efficient operation. finally successfully completed the graduation design, verify the validity and feasibility of the development process of m

13、otor control system.key words：three-phase ac asynchronous motor，the vector control system, the matlab simulation model, automatic code generation目錄摘要1abstract2第1章 緒論61.1課題的目的及意義61.2國際、國內(nèi)的研究現(xiàn)狀分析61.3課題任務(wù)71.4重點(diǎn)研究內(nèi)容91.5技術(shù)支持10本章小結(jié)10第2章矢量控制112.1矢量控制基本原理112.2控制方法的選擇122.3電壓控制矢量pwm（svpwm）控制122.3.1電壓空間矢量的定義13

14、2.3.2 svpwm控制基本原理142.3.3 開關(guān)模式選擇152.5.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制16本章小結(jié)16第3章 電機(jī)控制系統(tǒng)仿真173.1 matlab/simulink仿真環(huán)境173.2系統(tǒng)建模和模型參數(shù)設(shè)置193.2.1 速度控制模塊203.2.2 dq軸給定電流計(jì)算模塊203.2.3 磁鏈觀察模塊223.2.4 電流控制模塊233.2.5 電壓空間矢量控制模塊253.3仿真結(jié)果分析35本章小結(jié)37第4章 matlab自動(dòng)生成ccs代碼394.1軟件環(huán)境配置394.2自動(dòng)生成代碼模型404.2.1 仿真模型中控制部分確定404.2.2 仿真模型與代碼生成模型差異分析414.2.3 dsp

15、外部硬件接線分析414.2.4 控制系統(tǒng)程序執(zhí)行流程圖434.2.5 代碼生成模型的構(gòu)建與分析444.4代碼生成與下載48本章小結(jié)50第5章 硬件環(huán)境驗(yàn)證515.1代碼運(yùn)行安全性驗(yàn)證515.2輸出pwm波正確性驗(yàn)證52本章小結(jié)55結(jié) 論56致謝57參考文獻(xiàn)58第1章 緒論1.1課題的目的及意義交流異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，而隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，要求系統(tǒng)有更快的響應(yīng)速度，更大的調(diào)速范圍和更高的調(diào)速精度，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)流程要求更低的成本和更短的周期，而過去使用的交流電機(jī)理論和控制系統(tǒng)分析方法已經(jīng)不能完全適應(yīng)于現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中。1所以本課題旨在完成一種比較先進(jìn)、高

16、效、優(yōu)越的交流異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的開發(fā)流程。這種電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)開發(fā)流程在當(dāng)今一些先進(jìn)的企業(yè)已經(jīng)逐步成為了主流的開發(fā)方式，即使用matlab/simulink根據(jù)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和參數(shù)以及控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建整套系統(tǒng)的仿真模型，完成控制參數(shù)的整定獲得較好的系統(tǒng)性能，再在matlab環(huán)境下將已建好的控制模型配合ti dsp芯片完成控制模型的仿真開發(fā)和代碼生成，最后根據(jù)整個(gè)模型設(shè)計(jì)完成硬件電路，驗(yàn)證仿真模型及生成代碼的正確性與系統(tǒng)的可行性。5這樣一種集成、同一的開發(fā)流程相較于其他開發(fā)流程大大縮短了開發(fā)周期，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)這類全數(shù)字電機(jī)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)控制功能的軟件化，提高控制的實(shí)時(shí)性，簡化

17、了控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)的成本，并且可以方便的實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的控制策略。31.2國際、國內(nèi)的研究現(xiàn)狀分析三相交流異步電機(jī)的發(fā)展主要是基于控制方式、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)三個(gè)方面。就控制方式而言，交流異步電機(jī)的控制方式總結(jié)起來包括了四大階段。第一階段的控制方式是基于恒壓頻比的開環(huán)控制；第二階段是基于磁通軌跡的電壓空間矢量法(或稱磁通軌跡法)；第三階段為磁場定向控制；第四階段是直接轉(zhuǎn)矩控制理論（direct torque control簡稱dtc）。直接轉(zhuǎn)矩控制也是當(dāng)前運(yùn)用最為廣泛的控制技術(shù)，因?yàn)榕c前三個(gè)階段的控制方式相比較，直接轉(zhuǎn)矩控制是對定子磁鏈的控制，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息，可以直接在

18、定子坐標(biāo)系下分析交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，直接控制電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，所以直接轉(zhuǎn)矩控制省略了對異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的坐標(biāo)變換和解耦簡化，并且定子磁鏈觀測器的引入可以很容易對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行估算，從而對于一些不方便安裝速度傳感器的場合能夠方便地實(shí)現(xiàn)無速度傳感器控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。直接轉(zhuǎn)矩控制的缺點(diǎn)在于需要通過電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別(identification簡稱id)確定精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，并由此估算出電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈和轉(zhuǎn)子速度，之后由磁鏈和轉(zhuǎn)矩的band-band控制逆變器對應(yīng)的pwm信號(hào)輸出。所以整個(gè)控制系統(tǒng)對于精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型和對電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別有很強(qiáng)的依賴性。2、6隨著電力電子

19、技術(shù)向高頻化和低功耗方向的發(fā)展，變頻技術(shù)也隨之獲得了較大的發(fā)展。在低壓交流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)控制中，應(yīng)用最多的功率器件有g(shù)to（可關(guān)斷晶閘管）、grt（電力晶體管）、igbt（絕緣柵雙極型晶體管）以及ipm（智能功率模塊），其中igbt和ipm集中了gtr的低飽和電壓特性和mosfet的高頻開關(guān)特性，是目前通用變頻器中應(yīng)用最為廣泛的主流功率器件。對于第四代igbt開關(guān)器件而言，它的開關(guān)頻率顯著提高，熱耗散也大為降低，同時(shí)提高了高載波控制性能，對于輸出電流有明顯改善，并且降低了驅(qū)動(dòng)功率，使得變頻器在降噪和小體積化上有了更大的提高。相較于igbt而言ipm不僅具有igbt的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還集成了igbt外圍

20、的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于igbt，同時(shí)隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展ipm的價(jià)格也有著大幅度的降低，日漸趨近與igbt的售價(jià)。因此在許多場合ipm的性價(jià)比已經(jīng)高于igbt，有著取代igbt的趨勢。而控制技術(shù)的發(fā)展主要是依賴微處理器的發(fā)展，微處理器的高速發(fā)展使得現(xiàn)代控制理論中的一些先進(jìn)的控制策略得以應(yīng)用到電機(jī)控制中。微處理器的運(yùn)用解決了之前模擬系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)簡單控制和功能單一的缺點(diǎn)。同時(shí)微處理器控制系統(tǒng)相較于模擬系統(tǒng)的分立式結(jié)構(gòu)在控制精度、可靠性和抗干擾能力等方面有了很大提高，同時(shí)維護(hù)成本、生產(chǎn)成本和開發(fā)周期得到了大幅度降低。因此以微處理器為核心的控制系統(tǒng)在近幾年得到了快速的發(fā)展。目前，適用于電機(jī)系統(tǒng)

21、控制的控制器有單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器兩種。單片機(jī)機(jī)片內(nèi)集成較多的i/o接口，但運(yùn)算速度較慢，對電機(jī)的實(shí)時(shí)控制性能不夠優(yōu)越。雖然后來隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)在外設(shè)引腳上增加了適合電機(jī)控制的pwm輸出接口，但是其處理速度仍然無法滿足現(xiàn)代電機(jī)控制系統(tǒng)高性能的要求。所以為了提高控制芯片的運(yùn)算速度，九十年代dsp問世，dsp主要是面向快速信號(hào)處理的運(yùn)算器，其運(yùn)算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了單片機(jī)。如德州儀器生產(chǎn)的c2000系列dsp，其主頻最高可以達(dá)到150mhz。所以采用dsp為控制核心，開發(fā)全數(shù)字電機(jī)控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)控制功能的軟件化，提高控制的實(shí)時(shí)性，簡化了控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)的成本，并且可以方便的實(shí)現(xiàn)更

22、先進(jìn)的控制策略。31.3課題任務(wù)查閱文獻(xiàn)，深入了解交流異步電機(jī)運(yùn)行特性和控制方式，之后學(xué)習(xí)基于matlab搭建ti系列dsp控制模型并自動(dòng)生成c代碼的方法，最終選擇ti系列28035款的dsp構(gòu)建電機(jī)矢量控制仿真模型，并自動(dòng)生成c代碼。然后將c代碼下載到以ti系列28035為控制核心的電機(jī)硬件控制平臺(tái)，用于驗(yàn)證算法的正確性和矯正控制模型的參數(shù)。如圖1.1所示為系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖。首先在matlab/simulink環(huán)境下基于模塊化思想，分別建立一系列獨(dú)立功能的主要模塊單元，如磁鏈觀察模塊、速度控制模塊、svpwm輸出模塊、逆變器模塊和電機(jī)模塊等，之后根據(jù)各模塊間的數(shù)學(xué)和邏輯關(guān)系進(jìn)行有機(jī)的連接整合，

23、完整地構(gòu)建出三相交流異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，然后分析電機(jī)在給定轉(zhuǎn)速突變、負(fù)載轉(zhuǎn)矩突變、系統(tǒng)參數(shù)改變?nèi)N狀態(tài)下的仿真結(jié)果，初步完成系統(tǒng)參數(shù)的整定，主要包括pi環(huán)節(jié)的積分、比例系數(shù)和相應(yīng)輸出的限幅參數(shù)設(shè)置。最后通過硬件平臺(tái)不斷的實(shí)驗(yàn)、測試，根據(jù)測試結(jié)果對仿真參數(shù)進(jìn)行矯正，以達(dá)到最優(yōu)的系統(tǒng)控制。2同時(shí)，為了使控制系統(tǒng)有更高的調(diào)速精度、更大的調(diào)速范圍和更快的響應(yīng)速度，所以本次設(shè)計(jì)選用了高性能的ti系列c2000數(shù)字信號(hào)處理器28035作為控制系統(tǒng)的核心，完成了整個(gè)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)的構(gòu)建。3同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)對dsp更為高效的開發(fā)，選擇把matlab link for ccs development

24、tools與math works公司和ti公司聯(lián)合開發(fā)的embedded target for the ti tms320c2000dsp platform工具包配合使用，這樣便可通過直接構(gòu)建matlab/simulink仿真模型，生成dsp的可執(zhí)行c代碼，實(shí)現(xiàn)在集成、統(tǒng)一的matlab環(huán)境下完成對dsp控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到實(shí)施的無縫集成開發(fā)，不僅降低了開發(fā)成本而且大大縮短了開發(fā)周期。4圖1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖1.4重點(diǎn)研究內(nèi)容整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)研究內(nèi)容主要包括一下五個(gè)方面：（1）根據(jù)相關(guān)理論知識(shí)深入了解分析交流異步電機(jī)運(yùn)行特性和控制方式；（2）學(xué)習(xí)搭建matlab電機(jī)仿真模型平臺(tái)并且完成matla

25、b電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的模型建立并確定最優(yōu)參數(shù)；（3）學(xué)習(xí)在matlab環(huán)境下搭建ti系列dsp控制模型并自動(dòng)生成可執(zhí)行c代碼的方法；（4）根據(jù)仿真模型和電機(jī)參數(shù)構(gòu)建ti系列dsp電機(jī)矢量控制c代碼生成模型，并自動(dòng)生成c代碼；（5）將生成代碼下載到ti系列28035為控制核心的交流異步電機(jī)控制硬件平臺(tái)上以驗(yàn)證matlab模型算法的正確性，同時(shí)根據(jù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)，矯正matlab仿真模型。1.5技術(shù)支持整個(gè)課題的技術(shù)支持包括了充足理論知識(shí)的支持：（1）電機(jī)矢量控制研究已經(jīng)比較成熟，有大量資料可供查閱，能夠充分掌握電機(jī)矢量控制的理論知識(shí)；（2）在matlab/simulink環(huán)境下有大量電機(jī)控制模型例程可供

26、參考，能夠指導(dǎo)并支持異步電機(jī)矢量控制仿真模型的搭建。同時(shí)還有著硬件技術(shù)的支持：控制芯片選用的是ti c2000系列的28035，處理速度高達(dá)60mhz，擁有32位c28xcpu，同時(shí)擁有32kb至128kb嵌入式閃存，并且具有高達(dá)4.6msps的12位adc，以及150ps高分辨率；并且電機(jī)控制逆變器為現(xiàn)有設(shè)備。最后是軟件技術(shù)的支持：在matlab中支持對ti系列28035的開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)c代碼的生成，同時(shí)在ccs5中也能夠?qū)Υ丝頳sp進(jìn)行編譯開發(fā)，并且在control suit中有著28035矢量控制的算法、電機(jī)模型庫和系統(tǒng)硬件電路的參考例程，能夠讓我更快的完成基于28035的電機(jī)矢量控制系

27、統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)。以上技術(shù)的支持為完成建模仿真、代碼生成下載和硬件實(shí)驗(yàn)測試提供了可靠地保障。本章小結(jié)本章主要講述此次課程設(shè)計(jì)的目的意義，以及當(dāng)下國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并提出了自己的課題任務(wù)以及重點(diǎn)研究內(nèi)容，并從軟件、硬件、資源等多個(gè)方面全方位地分析了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的可行性。第2章矢量控制2.1矢量控制基本原理矢量控制就是通過坐標(biāo)變換將靜止坐標(biāo)系上表示的電動(dòng)機(jī)矢量關(guān)系根據(jù)控制需求變換到不同的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系上，實(shí)現(xiàn)對交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的實(shí)時(shí)控制。交流電機(jī)三相定子電流經(jīng)過坐標(biāo)變換由三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系得到。然后再次經(jīng)過坐標(biāo)變換由兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，并且使旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸沿著轉(zhuǎn)子磁鏈方

28、向，這樣便可獲得交流電機(jī)勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量，分別等效于直流電機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流。這樣便實(shí)現(xiàn)了通過控制和將交流異步電機(jī)等效為直流電機(jī)控制的策略。7 8如圖2.1所示，為上述的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖，圖中3/2模塊表示三相-兩相變換，vr模塊表示同步旋轉(zhuǎn)變換，為d軸與軸的夾角。可出看出，系統(tǒng)輸入為三相電流，輸出為轉(zhuǎn)速，整個(gè)框圖便是一臺(tái)異步電機(jī)的等效結(jié)構(gòu)。但從內(nèi)部看來，三相輸入電流經(jīng)過3/2變換和同步旋轉(zhuǎn)變換，成為等效的勵(lì)磁電流為、等效的轉(zhuǎn)矩電流為，輸出為的直流電機(jī)模型。圖2.1 矢量控制原理框圖異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型可以經(jīng)過坐標(biāo)變換等效為直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型，所以我們只需要將異步電機(jī)等效的直流電機(jī)模型通

29、過直流控制策略獲取所需控制的電壓、電流量，再經(jīng)過反坐標(biāo)變換將所得的電壓、電流量轉(zhuǎn)換到控制異步電機(jī)所需要的電壓、電流量就能夠控制異步電機(jī)了。因?yàn)樵谧儞Q與反變換的過程中，進(jìn)行坐標(biāo)變換的是磁動(dòng)勢的空間矢量，所以我們稱這種控制系統(tǒng)為矢量控制系統(tǒng)，簡稱vc(vector control system)系統(tǒng)。2.2控制方法的選擇如今矢量控制策略主要以轉(zhuǎn)子磁場定向控制和電壓矢量控制（svpwm）為主。但是轉(zhuǎn)子磁場定向控制方案中轉(zhuǎn)子磁通的檢測精度受轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的影響較大，所以整個(gè)系統(tǒng)的性能不是很穩(wěn)定。但由于磁場定向控制能夠做到完全的解耦控制，所以無需增加解耦器，并且不存在靜態(tài)穩(wěn)定性限制的條件，控制方式相對而言

30、比較簡單，具有較好動(dòng)態(tài)性能和控制精度，所以在運(yùn)用上十分廣泛。9而電壓矢量控制是生成所需pwm，pwm的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從生成到輸出均為數(shù)字信號(hào)，這樣便能夠?qū)⒃肼曈绊懡档阶钚?。并且pwm的輸出不需要過多的外部硬件電路，所以pwm有著很高的經(jīng)濟(jì)性、抗干擾能力、高效率以及小體積等優(yōu)點(diǎn)，是一種在控制領(lǐng)域廣泛使用的有效技術(shù)。而本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)主要是針對電動(dòng)汽車的電機(jī)。所以在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中考慮到在電動(dòng)汽車電機(jī)運(yùn)行需要足夠的抗干擾能力，而且控制器件的體積必須得到嚴(yán)格限制，同時(shí)工作效率必須很高。所以選擇了電壓控制矢量pwm（svpwm）控制方法。相較于其他電機(jī)矢量控制方法， svpwm控制不僅

31、擁有更強(qiáng)的抗噪性能，而且隨著電力電子器件高頻化的發(fā)展，其體積也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他控制器，同時(shí)pwm控制器的效率也將大大提高。2.3電壓控制矢量pwm（svpwm）控制在異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，是通過對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的分析而生成六路pwm脈沖波控制功率開關(guān)器件的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對被控量的控制調(diào)節(jié)，即pwm控制。異步電機(jī)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的pwm控制有多種實(shí)現(xiàn)方式，但都遵循了輸出諧波盡可能小的原則，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用的是以微處理器（tms320f28035）為控制核心通過軟件編程加接口電路生成pwm波。這種pwm生成方式在設(shè)計(jì)與控制上十分靈活，無需改動(dòng)硬件。svpwm控制是本次設(shè)計(jì)中所采用的pwm控制方式，

32、這種控制方式是通過跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的輸出電壓，該方法算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，目前在高性能變頻器中得到了廣泛的應(yīng)用。其控制框圖如圖2.2所示。10圖2.2異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制框圖2.3.1電壓空間矢量的定義電壓空間矢量是根據(jù)異步電機(jī)定子繞組所在空間位置來決定的，異步電機(jī)三相定子繞組在空間的位置如圖2.3所示。圖中a、b、c為空間靜止不動(dòng)的異步電機(jī)三相定子繞組軸線所在位置，為各繞組上所加電壓，各電壓在空間上的位置依次相差120°，由此，可定義電壓空間矢量，其方向始終位于各自繞組所在的軸線上，只有矢量的幅值隨時(shí)間呈正弦規(guī)律變化。若用表示三相電壓空間矢量的合成電壓矢量，根據(jù)合成公

33、式可知是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空間矢量，幅值為每相電壓的3/2倍，其旋轉(zhuǎn)速度為三相交流電源的角頻率。圖2.3電壓空間矢量示意圖在實(shí)際的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，三相電壓并不是三相平衡的正弦電壓，而是直流側(cè)電源通過一個(gè)三相逆變器逆變之后給各相供電，圖2.4所示為異步電機(jī)供電電路的三相逆變器主電路圖。圖2.4三相逆變器主電路圖若將a、b、c各相繞組的上橋臂功率管導(dǎo)通、下橋臂關(guān)斷用編碼1表示，反之用編碼0表示。則可知三相逆變器存在8種工作狀態(tài)，用編碼表示分別為000、001、010、011、100、101、110、111。對于異步電機(jī)逆變系統(tǒng)來說，狀態(tài)000、111分別表示上橋臂全部同時(shí)關(guān)斷和下橋臂全部同時(shí)關(guān)斷，這時(shí)

34、逆變器輸出電壓為零，是無效的工作狀態(tài)，其他都是有效的工作狀態(tài)。所以合成電壓矢量可表示為： （2-1）上式中，。112.3.2 svpwm控制基本原理如果交流異步電機(jī)直接使用三相對稱正弦交流電供電，對每相定子電壓列寫平衡方程式然后將三相相加合成空間矢量表示的定子電壓方程： （2-2）式中，為定子三相磁鏈的合成空間矢量；為定子三相電流合成空間矢量。定子電阻壓降所占比例很小，當(dāng)電機(jī)高于一定轉(zhuǎn)速時(shí)，可忽略不計(jì)，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的關(guān)系可近似表示為： （2-3）推出 （2-4）上式表明，電壓空間合成矢量等于的變化率，方向與的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。因此，適當(dāng)?shù)倪x取和組合電壓矢量，就能達(dá)到控制運(yùn)動(dòng)

35、軌跡的目的。當(dāng)由三相對稱正弦交流電壓供電時(shí)，定子磁鏈幅值保持恒定，空間矢量則以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)可表示為： （2-5）結(jié)合式電機(jī)數(shù)學(xué)模型，可得： （2-6）由上式可見，與、成正比，若磁鏈的幅值保持不變，則與成正比，方向?yàn)榇沛湀A形軌跡的切線方向。這樣，電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡問題就轉(zhuǎn)化為選擇合適的電壓空間矢量的問題。2.3.3 開關(guān)模式選擇在上述的異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器的6個(gè)功率開關(guān)器件每60°換相一次，一個(gè)周期要經(jīng)歷6次相位的變換，也就是說6個(gè)有效的電壓矢量每個(gè)周期都要出現(xiàn)一次，作用時(shí)間均為60°。這樣一來，6脈波逆變器供電的異步電機(jī)產(chǎn)生的是正六邊形旋轉(zhuǎn)磁場，而不是我們想

36、要的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，不利于電機(jī)的勻速旋轉(zhuǎn)。顯然，如果想要得到更逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，我們必須構(gòu)造更多的逆變器開關(guān)狀態(tài)和電壓空間矢量切換頻率。逆變器的電壓空間矢量只有8個(gè)，但現(xiàn)代電力電子器件的開關(guān)頻率都比較高，如果我們將已有的8個(gè)電壓空間矢量進(jìn)行線性組合，就可以獲得更多與原有效的6個(gè)電壓空間矢量等幅不等相的電壓空間矢量，從而得到盡可能多的多邊形來逼近理想的圓形磁場。圖2.5所示就是一種線性組合，得到了一新的電壓空間矢量，圖中表示在時(shí)間內(nèi)電壓空間矢量起作用，且與的幅值相等，分別為和的部分分量，合成矢量為。圖2.5電壓空間矢量的線性組合示意圖電壓空間矢量pwm控制就是把原來的6個(gè)電壓空間矢量區(qū)間分成若干

37、個(gè)小區(qū)間，每個(gè)小區(qū)間內(nèi)又有若干個(gè)組合的電壓空間矢量按一定規(guī)律作用，從而獲得逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場的多邊形旋轉(zhuǎn)磁場。2.5.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速由旋轉(zhuǎn)磁場的速度決定，即定子磁鏈?zhǔn)噶康男D(zhuǎn)速度，由前面分析可知，定子繞組電阻壓降一般很小，可忽略不計(jì)，則定子磁鏈?zhǔn)噶康淖兓逝c電壓矢量幅值成正比。所以，可通過改變電壓矢量的大小來控制磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，最終達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的。歸納起來，電壓空間矢量pwm控制有如下特點(diǎn)：(1)6個(gè)電壓空間矢量扇區(qū)分為若干個(gè)小區(qū)間，越小，旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓形旋轉(zhuǎn)磁場，但的最小值要受功率開關(guān)器件頻率的制約。(2)雖然小區(qū)間多，但每次切換只涉及一個(gè)開關(guān)器件，開關(guān)損耗小。(3)采用

38、svpwm控制時(shí)，逆變器輸出線電壓基波最大幅值為直流側(cè)電壓，相比一般的spwm逆變器輸出，輸出電壓提高了15%。12本章小結(jié)本章以矢量控制的簡單介紹引入了當(dāng)前主流的矢量控制策略，分析了主要兩種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)要求選取了適合的控制策略svpwm。之后簡要介紹了svpwm的控制理論。第3章 電機(jī)控制系統(tǒng)仿真3.1 matlab/simulink仿真環(huán)境matlab 是世界上使用最為廣泛的科學(xué)計(jì)算軟件，它提供了良好的人機(jī)交互界面，便捷而高效的編程語言，為各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)工程研究創(chuàng)造了非常實(shí)用的環(huán)境。在電機(jī)控制研究方面，matlab 同樣發(fā)揮著巨大的作用，其自帶的 simulink 包

39、含了很多種類的電機(jī)模型，允許用戶將控制語言轉(zhuǎn)化為類似流程圖的模塊，大大增加了可讀性。而且可以在沒有硬件環(huán)境的條件下，從仿真層面驗(yàn)證控制算法的正確性。更為可貴的是，matlab/simulink 不僅僅能用來仿真，更能直接生成 c 語言代碼，與單片機(jī)編程語言完全兼容。這是一個(gè)明顯的優(yōu)勢，省去了編寫代碼的麻煩，而且減少了出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了效率。只需寫好單片機(jī)底層設(shè)置函數(shù)，再與matlab/simulink 生成代碼鏈接，就能直接將程序下載進(jìn)單片機(jī)，十分方便。圖3.1 simulink library包含的電機(jī)模型在matlab的simulink library中包含了所有可能用到的電機(jī)種類，如圖3

40、.1所示，可以根據(jù)仿真的需求進(jìn)行選擇并設(shè)置對應(yīng)參數(shù)。在對控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真的時(shí)候，首先需要選定三相異步電機(jī)型號(hào)，我所選擇的三相異步電機(jī)型號(hào)為m112_180_4，其實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果如表3.1所示。表3.1 m112_180_4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行下的多組參數(shù)平均值確定為仿真電機(jī)模型參數(shù)，如表3.2所示。表3.2 仿真電機(jī)參數(shù)設(shè)置電機(jī)參數(shù)選取值定子電阻（rs）0.007181ohm定子漏感（lls）2.73e-5h轉(zhuǎn)子電阻（rr）0.008398ohm轉(zhuǎn)子漏感（lrs）3.57e-5h互感（lm）1.29e-3h電機(jī)極對數(shù)（p）2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（j）0.0196kg.m2完成參數(shù)選取之后選擇

41、asynchronous machinesi units電機(jī)模塊作為仿真用電機(jī)，并完成參數(shù)設(shè)置，如圖3.2所示，數(shù)據(jù)初始化設(shè)置如圖3.3所示。圖3.2 電機(jī)模型參數(shù)設(shè)置圖圖3.3 數(shù)據(jù)初始化設(shè)置3.2系統(tǒng)建模和模型參數(shù)設(shè)置完成數(shù)據(jù)初始化設(shè)置及電機(jī)參數(shù)配置后，根據(jù)svpwm控制理論以及圖2.2所示的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制框圖，構(gòu)建三相異步電機(jī)svpwm控制仿真模型，如圖3.4所示，為了方便觀察，矢量控制模塊之外的轉(zhuǎn)速單位均為rpm，為了方便計(jì)算矢量控制模塊內(nèi)的轉(zhuǎn)速均為角速度。13、14圖3.4三相異步電機(jī)svpwm控制仿真模型本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要任務(wù)在于構(gòu)建矢量控制的matlab仿真模型并自動(dòng)生成

42、dsp的可執(zhí)行c代碼，最后完成實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證此種電機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)流程的正確性。所以重點(diǎn)研究內(nèi)容在于圖3.3中矢量控制模塊（vector control），其具體模型框圖如圖3.5所示。而逆變器驅(qū)動(dòng)電路則選用現(xiàn)有產(chǎn)品，所以仿真中使用simulink中自帶的逆變器模型，設(shè)置為三橋臂、igbt并聯(lián)二極管形式的逆變器模型即可。圖3.5矢量控制框圖（vector control）3.2.1 速度控制模塊速度控制模塊（speed controller）如圖3.6所示，圖中kp為比例系數(shù)，ki為積分系數(shù)，其作用是根據(jù)給定轉(zhuǎn)速與反饋轉(zhuǎn)速的差值經(jīng)過pi調(diào)節(jié)，獲得電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的給定量，并且給定轉(zhuǎn)矩通過saturati

43、on模塊進(jìn)行了限幅，確保了輸出轉(zhuǎn)矩在安全范圍之內(nèi)，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不會(huì)有太大的沖擊電流。圖3.6speed controller模塊3.2.2 dq軸給定電流計(jì)算模塊dq軸給定電流計(jì)算模塊（iq* calculation/ id* calculation）中，q軸給定電流可以根據(jù)電機(jī)理論通過激磁電感（lm）、轉(zhuǎn)子磁通（lr）、電磁轉(zhuǎn)矩（te）、電機(jī)極對數(shù)p和磁通量（phir）求得： （3-1）根據(jù)式（3-1）構(gòu)建simulink模塊，如圖3.7所示。圖3.7iq* calculation模塊在q軸給定電流輸出端加了一個(gè)限幅模塊，如圖3.5所示，這樣能夠保證電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)三相電流均在安全范圍內(nèi)，能夠更有

44、效的保護(hù)硬件電路以及延長使用壽命。圖3.8和圖3.9分別為限幅和未限幅的三相電流波形，波形從上到下依次為三相電流、轉(zhuǎn)速、輸出電磁轉(zhuǎn)矩、電機(jī)ab相電壓。圖3.8 q軸電流限幅電機(jī)輸出波形圖3.9 q軸電流未限幅電機(jī)輸出波形根據(jù)兩組波形對比可知未加限幅模塊，電機(jī)能夠更快的達(dá)到給定轉(zhuǎn)速，但是超調(diào)量高于加了限幅模塊的模型，同時(shí)未加限幅模塊三相電流在仿真過程中幅值最大超過1000a，所以限幅模塊在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是必要的。d軸給定電流可以根據(jù)電機(jī)理論知識(shí)通過激磁電感（lm）和給定磁通量（phir*）求得： （3-2）其中給定磁通量（phir*）常根據(jù)自身搭建模型和需求估算給定，此處給定為，simulink模塊

45、如圖3.10所示。圖3.10id* calculation模塊3.2.3 磁鏈觀察模塊磁鏈觀察模塊（theta calculation& flux calculation）即圖2.2中轉(zhuǎn)差頻率計(jì)算到輸出這一部分，為圖3.5模型中的theta calculation和 flux calculation兩個(gè)部分。其中flux calculation模塊通過abc to dq0模塊變換所得的d軸電流可以求得此時(shí)電機(jī)的磁通量（phir）。其計(jì)算公式根據(jù)電機(jī)理論知識(shí)可知為： （3-3）其中tr為電機(jī)時(shí)間常數(shù)： （3-4）其simulink模型如圖3.11所示：圖3.11flux calculat

46、ion模塊abc to dq0模塊為simulink庫中自帶模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由clarke變換模塊和park變換模塊連接構(gòu)成，如圖3.12所示。圖3.12abc to dq0模塊theta calculation模塊通過q軸電流和flux calculation模塊計(jì)算所得的磁通（phir）可以計(jì)算出同步角速度以及磁鏈位置角（theta）。根據(jù)電機(jī)學(xué)原理可由式（3-5）求出轉(zhuǎn)子角速度，并且由式（3-6）求出磁場角速度，之后對磁場角速度積分即可求出磁鏈位置角。 （3-5） （3-6） （3-7）所以根據(jù)式(3-5）（3-7）構(gòu)建如圖3.12所示的thetacalculation模型。圖3.12t

47、heta calculation模型3.2.4 電流控制模塊電流控制模塊（currentcontrol）包括兩個(gè)部分，首先根據(jù)矢量控制中的電流前饋解耦控制獲得d軸給定電壓ud*和q軸給定電壓uq*，如式（3-8）和（3-9）所示，前饋解耦控制框圖如圖3.13所示，之后通過clarke變換得到（ualpha）和（ubeta）。 （3-8） （3-9）圖3.13前饋解耦控制框圖根據(jù)前饋解耦框圖和clarke變換構(gòu)建完整的電流控制器模型，其具體結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。圖3.14current control模塊圖3.14中的decouple模塊即為具體的解耦算法，其模型的構(gòu)建是根據(jù)圖3.13完成的，具

48、體框架如圖3.15所示。圖3.15 decouple模塊3.2.5 電壓空間矢量控制模塊整個(gè)電壓空間矢量控制模塊（svpwm）是結(jié)合了simulink中svpwm模塊和電機(jī)控制理論中svpwm的理論知識(shí)構(gòu)建的，包含了四個(gè)部分，分別為determine reference vector (u*)模塊，其功能是確定（ualpha）和（ubeta）合成電壓的模以及夾角；determine the sector of u*based on alpha (rad). also, determine if the sector number is odd模塊，其功能是確定合成電壓所在的扇區(qū)并判斷所在扇區(qū)的

49、奇偶；compute time duration of switching states (ta,tb,to)ta、tb、to時(shí)間確定模塊；查表生成pwm波模塊，其具體結(jié)構(gòu)如圖3.16所示。圖3.16 svpwm模塊（1）determinereference vector (u*)模塊此模塊功能是將（ualpha）和（ubeta）的合成電壓取模，并對其進(jìn)行標(biāo)幺化，基準(zhǔn)電壓為直流電壓源電壓，同時(shí)計(jì)算兩個(gè)電壓向量之間的夾角，由此確定輸出電壓所應(yīng)處的扇區(qū)。其具體模型構(gòu)成如圖3.17所示。圖3.17determinereference vector (u*)模塊如圖3.17所示的紅色圈內(nèi)的部分為輸出電

50、壓相位角矯正部分，matlab自帶模型中的校正量為pi/2，如圖3.18中紅圈所示，此補(bǔ)償下存在的問題在于電機(jī)無法工作在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)，當(dāng)給定轉(zhuǎn)速為8000rpm和-8000rpm時(shí)的電機(jī)輸出波形如圖3.19和圖3.20所示。圖3.18 matlab自帶模型補(bǔ)償量圖3.19補(bǔ)償量為pi/2時(shí)給定8000rpm波形圖3.20補(bǔ)償量為pi/2時(shí)給定-8000rpm波形從圖3.19和圖3.20可知，在matlab自帶模塊pi/2的補(bǔ)償量下電機(jī)轉(zhuǎn)速無論是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)都無法達(dá)到較高轉(zhuǎn)速要求，只能達(dá)到±4000rpm左右的轉(zhuǎn)速，所以這不是最優(yōu)的補(bǔ)償量。通過嘗試獲得了補(bǔ)償量為pi/6，但是在pi/6補(bǔ)

51、償量下電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)在轉(zhuǎn)速達(dá)到-4000rpm左右時(shí)，系統(tǒng)開始震蕩，其波形如圖3.21所示。圖3.21補(bǔ)償量為pi/6時(shí)給定-8000rpm波形所以補(bǔ)償量為pi/2依然不合理，所以通過分析補(bǔ)償量為pi/2和pi/6兩種情況下的波形，并經(jīng)過不同補(bǔ)償量的仿真，得出了兩種較為合理的給定方案，方案一：反饋轉(zhuǎn)速為正時(shí)補(bǔ)償量設(shè)為pi/6，反饋轉(zhuǎn)速為負(fù)時(shí)補(bǔ)償量設(shè)為2*pi/3；方案二：增加滯環(huán)比較器判定補(bǔ)償量，當(dāng)給定轉(zhuǎn)速與反饋轉(zhuǎn)速之差大于滯環(huán)比較值（50rpm）時(shí)補(bǔ)償量設(shè)為pi/6，給定轉(zhuǎn)速與反饋轉(zhuǎn)速之差小于滯環(huán)比較值（-50rpm）時(shí)補(bǔ)償量設(shè)為2*pi/3。方案一的波形如圖3.22所示，方案二的波形如圖3.2

52、4所示。圖3.22方案一波形圖圖3.23方案一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定區(qū)放大圖圖3.24方案二波形圖圖3.25方案二轉(zhuǎn)速穩(wěn)定區(qū)放大圖從圖3.22圖3.25可以看出，方案一在電機(jī)到達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行階段時(shí)，三相電流和輸出電磁轉(zhuǎn)矩十分穩(wěn)定，但是轉(zhuǎn)速的超調(diào)量較明顯；方案二中到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，因?yàn)闇h(huán)比較器的存在，所以轉(zhuǎn)速超調(diào)范圍在±50rpm之間波動(dòng)，但是由于轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，使得輸出轉(zhuǎn)矩和三相電流跟著波動(dòng)，且波動(dòng)量較大，不利于電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。最終選擇方案一，即給定轉(zhuǎn)速為正時(shí)補(bǔ)償量設(shè)為pi/6，給定轉(zhuǎn)速為負(fù)時(shí)補(bǔ)償量設(shè)為2*pi/3。（2）determine the sector of u*based on alpha (

53、rad). also, determineif the sector number is odd模塊此模塊功能是確定合成輸出電壓經(jīng)過相位補(bǔ)償后的相位角所在的扇區(qū)，其方法是通過查找表確定輸出電壓所在扇區(qū)，并通過mod模塊判斷出輸出電壓的所在扇區(qū)的奇偶，其模型具體結(jié)構(gòu)及其查找表中具體內(nèi)容如圖3.26所示。圖3.26模塊具體結(jié)構(gòu)及查找表內(nèi)容（3）compute time duration ofswitching states (ta,tb,to)模塊根據(jù)電機(jī)矢量控制理論，svpwm生成pwm波形是分為了七段進(jìn)行控制的，每一段控制時(shí)間均是基于ta（ualpha持續(xù)時(shí)間）、tb（ubeta持續(xù)時(shí)間）、t

54、o（0向量電壓持續(xù)時(shí)間）的，以扇區(qū)1內(nèi)svpwm信號(hào)示意圖為例，如圖3.27所示，此模塊功能便是為了確定ta、tb、tc，同時(shí)根據(jù)電機(jī)控制理論構(gòu)建模塊如圖3.28所示。圖3.27扇區(qū)1內(nèi)svpwm信號(hào)示意圖圖3.28compute time duration ofswitching states (ta,tb,to)模塊（4）generate pulse pattern模塊問題存在：此模塊的功能是根據(jù)輸出電壓所在扇區(qū)和所求得的ta,tb,to輸出相應(yīng)的pwm脈沖波。在matlab自帶的svpwm模塊中這一部分的計(jì)算是通過查表法完成的，計(jì)算十分繁瑣，其結(jié)構(gòu)圖如圖3.29所示。16（a）gener

55、ate pulse pattern模塊（b）圖a中tatbt0求解模塊（c）圖b中tatbt0求解模塊圖3.29 matlab自帶generate pulse pattern模塊如圖3.29所示，matlab自帶的查表法生成pwm波形過程十分的復(fù)雜，而且此種查表法是基于連續(xù)仿真條件下對電機(jī)的反饋電流及轉(zhuǎn)速通過計(jì)算時(shí)時(shí)比較從而控制輸出的高低電平輸出pwm波形，這樣的方法不僅繁瑣計(jì)算量大，而且不適用于dsp的離散控制中， ti 28035芯片pwm波形的產(chǎn)生是通過設(shè)置計(jì)數(shù)值和比較值來產(chǎn)生pwm的。改進(jìn)：根據(jù)電機(jī)控制理論知識(shí)中對于svpwm控制的理論分析和28035控制方式，搭建新的控制模塊。新的控

56、制模塊主要是基于對各扇區(qū)svpwm信號(hào)輸出的分析，構(gòu)建不同扇區(qū)下不同占空比的pwm波實(shí)現(xiàn)的。各扇區(qū)svpwm信號(hào)波形如圖3.30所示。圖3.30所示的每個(gè)扇區(qū)svpwm示意圖從上到下依次為輸出pwm1、pwm3、pwm5也就是逆變器當(dāng)中的三個(gè)上橋臂依次對應(yīng)的脈沖輸出，而下橋臂的三個(gè)脈沖pwm2、pwm4、pwm6與對應(yīng)的上橋臂脈沖相反，保證了同相的上下兩個(gè)橋臂不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通損壞逆變器。根據(jù)圖3.30所示，計(jì)算簡化后各扇區(qū)六路輸出pwm的占空比，如式（3-10）式（3-15）所示。圖3.30各扇區(qū)svpwm信號(hào)示意圖第一扇區(qū)：第二扇區(qū)：（3-10）（3-11）第三扇區(qū)：第四扇區(qū)：（3-12）（3-13）第五扇區(qū)：第六扇區(qū)：（3-14）（3-15）根據(jù)各想扇區(qū)占空比的計(jì)算值，構(gòu)建出生成所需pwm的模塊。其pwm生成原