指导教师（签字） 教研室主任（签字） 批 准 日 期 接受任务书日期 完 成 日 期 接受任务书学生（签字） 基于SVPWM的异步电机交流变频调速系统的研究 摘 要 交流异步电动机结构简单，使用方便，但交流电动机是个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的空间矢量控制理论，将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，从而获得了能和直流电动机相媲美的控制性能。
本文在介绍了交流调速系统的发展之后，较为详细地论述了电压空间矢量脉宽调制SVPWM技术。空间矢量是一种针对三相交流电路的新型调制技术，可更有效地利用电源电压，减少电流谐波失真。电压空间矢量PWM SVPWM实际是磁通PWM，其特点是从电机角度出发，着眼于通过控制电机端电压，使电机获得幅值恒定的空间旋转磁场。它把逆变器和电动机视为一体，以跟踪圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的输出电压波形，应用坐标变换将之三相系统等效为两相系统，再经过按转子磁场定向的同步旋转坐标变换，从而达到对交流电动机的磁链和电流分别控制的目的。对控制系统进行了仿真和实验。
运用MATLAB/SIMULINK对系统建立仿真模型，这些模型包括三相交流异步电机、空间矢量调制模块。并引用了SIMULINK工具箱中自带的PI调节模块、示波器模块。仿真结果表明本论文论述的空间电压矢量变频调速系统基本达到了预期要求。
关键词电压空间矢量SVPWM；
变频调速；
仿真。
Research on AC induction motors speed regulation system by SVPWM Abstract AC induction motor structure is simple, but the AC motor is a multi - variable, non-linear, charged with the strong coupling, using the parameters of remodeling and reconstruction of the state space vector control theory, AC motor to the control process is equivalent to the DC motor control process, obtain a DC motor and can be comparable to the control perance. This paper introduces the speed system development, more detailed exposition of voltage space vector PWM SVPWM technology. Space Vector is aimed at a three-phase AC circuit of the new modulation technology, more efficient use of power supply voltage, reduce harmonic current distortion. Voltage space-vector PWM SVPWM is the actual PWM flux, which was characterized from the perspective of the electrical, keeping in control motor terminal voltage, the motor is a constant amplitude of the rotating magnetic field space. The inverter and the motor as a single unit. Tracking a circular rotating magnetic field goal to control the inverter output voltage wave, Application of coordinate transation system to be equivalent to the three-phase two-phase system, After rotor magnetic field directed by synchronous rotation of the coordinate transation, thereby achieve the right AC motor flux and current respective control. Control system for the simulation and experiment. MATLAB/SIMULINK use of the system established simulation model, these models include Three-phase AC induction motors, space vector modulation module. And cited the SIMULINK toolbox built-in PI regulator module, oscilloscope module. Simulation results show This paper discussed the SVPWM Frequency Control System reached a basic expectations. Keywords Space-Vector Pulse Width ModulationSVPWM; Variable Frequency Drives; Simulation. 目 录 引 言- 1 - 第1章 绪论- 2 - 1.1 现代交流变频调速技术- 2 - 1.2 交流调速系统发展概况与趋势- 2 - 1.3 论文的意义- 3 - 1.4 本文研究的主要内容- 4 - 第2章 三相异步电机的数学模型- 5 - 2.1 三相交流电机的数学模型- 5 - 2.2 异步交流电机数学模型变换及其物理解释- 8 - 2.3 两相静止坐标系下的数学模型- 14 - 2.4 两相同步旋转坐标系下的数学模型- 14 - 第3章 SVPWM原理- 15 - 3.1 PWM技术- 15 - 3.2 电压空间矢量脉宽调制技术- 15 - 3.3 SVPWM算法- 16 - 第4章 仿真- 22 - 4.1 动态仿真工具SIMULINK- 22 - 4.2 调速系统的仿真- 23 - 4.3 仿真结果及分析- 28 - 第5章 结论与展望- 31 - 致谢- 32 - 参考文献- 33 - 附录- 34 - 附录A外文文献- 34 - 附录B- 43 - 插图清单 图2-1 三相交流绕组- 9 - 图2-2 交流电机3/2变换图- 11 - 图2-3 两相静止和旋转坐标系- 12 - 图3-1 三相电压型PWM逆变器结构图- 17 - 图3-2 空间矢量图- 18 - 图4-1 SIMULINK下的仿真图- 23 - 图4-2 3/2变换模块仿真图- 24 - 图4-3 SVPWM模块- 25 - 图4-4 扇区号判断模块仿真图- 26 - 图4-5 PWM波形输出模块仿真图- 26 - 图4-6 作用时间计算模块仿真图- 27 - 图4-7 比较模块仿真图- 28 - 图4-8 SVPWM系统的仿真结果- 29 - 图4-9 SVPWM系统的仿真结果- 29 - 表格清单 表3-1 有效矢量的空间分配表- 18 - 表3-2 P值与扇区号的对应关系表- 19 - 表3-3 T1T2赋值表- 21 - 表3-4 开关切换时间表- 21 - - 45 - 引 言 在工业、农业、交通运输业和国防事业以及日常生活中，广泛应用着电动机传动。一些设备需要满足运行、生产、工艺上的调速要求，比如电梯、电力机车、机床、轧钢机、造纸机等;另一类设备出于节约电能的需要，也需要调速运行典型的如风机、水泵等。
调速分为直流调速和交流调速两大类。上世纪80年代以前要求调速的系统设备多用直流电动机调速。这是因为直流调速极其方便，只要调节电枢端电压或励磁电流就可在宽广的范围内实现无级调速。而在励磁一定的情况下，有转矩与电枢电流成正比的关系成立，使得转矩易于控制，在双闭环调速分别是转速和转矩闭环情况下可以达到很高的调速性能指标。所以在90年代以前直流调速系统一直在调速领域内占主导地位。但是直流电动机本身有如下一些固有缺陷 直流电动机的机械式换相器在运行过程中易产生火花，电刷易磨损，在运行中需要经常性的维护。由于换相问题的存在，使单机容量和转速受到限制，直流电动机很难做成高速大容量的机组，限制了直流调速系统的发展。直流电动机由于其结构复杂，制造费时，故其价格远远高于交流电动机。
交流电动机，则因其结构简单，制造方便，价格低廉，且坚固耐用，运行可靠，在各行业中得到了极广泛的应用。但是在早期，交流电动机调速性能无论调速的静态性能还是调速的动态性能都远远不能和直流电动机相媲美。虽然早在20世纪20年代人们就已经认识到变频调速是交流电动机