摘 要： 介紹了永磁同步電動機控制系統的組成，空間矢量脈寬調制（SVPWM）的理論及其算法在系統中的實現過程，并對系統進行了Simulink仿真。仿真結果表明：采用SVPWM算法控制永磁同步電動機定子繞組電流諧波成份較少，控制效果較好，具有廣闊的應用前景。
關鍵詞： 空間矢量脈寬調制；永磁同步電動機；Simulink；定子繞組電流
隨著電子技術和控制技術的發展，永磁同步電動機(PMSM)的控制技術也日趨成熟，且在工業界得到了廣泛的應用。采用空間矢量脈寬調制（SVPWM）算法控制PMSM，將在PMSM的三相定子繞組中產生正弦波電流，形成旋轉磁場，使電動機按要求的速度運轉。與直接的正弦脈寬調制（SPWM）技術相比，PMSM控制簡單，數字化實現方便，且在電機線圈的電流中產生更少的諧波成分，降低了電機轉矩的脈動，提高了對IGBT逆變橋直流供電電源的利用效率[1,2]。
1 PMSM控制系統的構成
PMSM控制系統的構成如圖1所示。三相交流輸入經過二極管橋式整流電路整流之后得到直流電壓，由DSP芯片產生的SVPWM脈沖控制IGBT逆變橋，并給IGBT逆變橋供電，從而在由逆變橋驅動的PMSM三相定子繞組中產生互差120°電角度的正弦波電流，形成等幅的旋轉磁場，使電機按照一定的速度進行旋轉。
1.1 IGBT逆變橋
PMSM控制系統中的IGBT逆變橋如圖2所示，Ua、Ub和Uc是其電壓輸出，T1～T6是6個IGBT，它們分別被a，a′，b，b′，c和c′這6個來自DSP芯片的控制信號所控制，U、V和W分別為PMSM的定子三相繞組。當逆變橋上半部分的一個IGBT開通時，其下半部分相對應的IGBT應被關閉，即a、b或c為1時，則a′、b′和c′為0。a、b和c為0或為1的狀態，決定了T1～T6這6個IGBT的開關狀態，從而決定了Ua、Ub和Uc三相輸出電壓的波形情況。如果用SVPWM脈沖控制這6個IGBT的通和斷，則PMSM的三相定子電流波形接近于理想的正弦波形，從而產生恒定角速度旋轉的圓形磁場，使PMSM按指定的速度進行運轉[3]。
由圖2可得到逆變橋輸出的相電壓矢量與開關狀態矢量的關系[1,4]如式（1）所示。
將Tcm1、Tcm2、Tcm3與設置為連續增/減模式的DSP芯片定時器進行比較后得到PWM脈沖，控制圖2中的三個橋臂的通斷，從而在PMSM的三相定子繞組產生相位差為120°的正弦波形電流。
從仿真波形可以看出，定子繞組電流和電機轉速除了在啟動瞬間有較多的諧波成份外，迅速穩定之后波形還是比較理想的：定子三相繞組電流基本呈相位差為120°的正弦波形，電機轉速基本穩定在160 rad/s，即為160/(2pi)×60=1 528 r/m，與選定的電機參數完全一致。另外通過改變SVPWM脈沖頻率可以方便地改變電機轉速。
本文介紹了采用SVPWM脈沖控制永磁同步電動機的原理及其實現的過程，建立了系統的Simulink仿真模型，并對模型運行結果進行了分析。結果表明：采用SVPWM技術控制永磁同步電機是一種理想的控制方法，相較于其他的PWM調速方法，這種方法算法簡單，定子繞組電流諧波成分少，直流電壓利用率高，有著廣闊的應用前景。
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