永磁同步电机的等效SVPWM调制方法研究

郭 语，鞠全勇

(金陵科技学院机电工程学院，江苏 南京 211169)

基金项目：江苏省自然科学基金资助项目（BK20170119）；金陵科技学院科研孵化基金资助项目（jit-fhxm-201916）

作者简介：郭语（1984—），男，讲师，博士，主要从事机电一体化、力交互机器人研究，guoyu0834@.

摘要：为了降低软硬件的复杂度和成本，提出一种适用于永磁同步电机的等效SVPWM调制方法。该方法无需采集相电流，将一个电周期的SVPWM波形分成360份，对应电角度为0°～360°，预先生成一个电周期的SVPWM调制波形数据表；利用角度传感器获取转子位置角度和转速，采用速度闭环控制,速度环输出调制波形幅值并辅以超前角，通过查表法实现永磁同步电机驱动控制；PWM模块采用16 kHz开关频率驱动MOS管并以中心对称方式输出PWM波形。试验结果验证了该方法的可行性和有效性。

关键词：永磁同步电机；空间矢量脉宽调制；查表法；速度闭环控制

中图分类号：TM331 文献标识码：A 文章编号：2095-509X(2020)12-0109-04

随着电机技术的发展，永磁同步电机（PMSM）替代有刷电机已经成为主流趋势。近些年，针对PMSM的驱动控制方法在各行各业进行了广泛的研究［1-4］。充分发挥PMSM的优势，提高电机的控制效果一直是主要研究热点之一［5-6］。矢量控制结合空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation，SVPWM）是PMSM的主流控制方式［7-8］，但传统的SVPWM调制是在采集三相电流、经过坐标变换后再通过电压矢量合成实现的［9］，这种方式需要利用电流传感器采集电流，并经过Clark变换、Park变换和Park逆变换进行电流环控制，因此会增加硬件成本和软硬件的复杂度。

本文采用波形描述方法，预先生成一个电周期的SVPWM调制波形数据表，利用速度闭环输出调制电压幅值，结合查表法实现等效SVPWM调制控制。

1 传统SVPWM调制原理

传统SVPWM调制一般是基于电流检测并结合矢量控制实现的，图1为典型的PMSM速度闭环控制系统框图。采集三相电流，并经过Clark变换和Park变换得到q轴电流Iq和d轴电流Id，然后分别与设定值比较计算误差值，经过Park逆变换转化为两相静止参考坐标系中的电压Uα和Uβ，最后通过SVPWM调制输入三相逆变器从而实现电机驱动控制。