聂振宇
（江西省交通设计研究院有限责任公司 江西南昌 330000）
摘要：本文介绍了采用DSP芯片TMS320lF2407作为主控芯片的一种高性能空调机组调速电源装置的设计，该调速系统采用转速闭环转差频率控制，而变频电源装置采用SVPWM控制策略。实践证明该变频装置输出电压谐波含量少，体积小，具有良好的调速性能。
关键词：三相逆变电源；SVPWM控制策略；异步电机变频调速
1 引言
三相异步电动机变频调速系统已经获得了广泛的应用，由于在调速时转差功率不随转速而变化，调速范围宽，无论是高速还是低速时效率都很高，在采取一定的技术措施后能实现高动态性能，可与直流调速系统相媲美[1]。转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统由于控制方案简单，能够直接控制电机转矩因此具有良好的调速性能。而电机逆变电源采用SVPWM控制策略，具有输出谐波含量低且容易滤除（谐波次数高），使电机稳态转矩平稳等优点，现在已在异步电机调速电源中广泛采用[2]。
2 转速闭环转差频率控制规律
异步电动机单相稳态等效电路如图1所示。图中为定子每相相电压，为气隙磁通在定子每相绕组中的感应
图1 异步电动机稳态等效电路
假设定子频率为，由此等效电路可得
（2-1）
由电磁转矩与转子电流的关系可得
（2-2）
式中为异步电机的极对数。
由异步电机运行原理[3]可知，（式中为异步电机每相绕组串联匝数，为基波绕组系数，为异步电机气隙主磁通）将此式带入（2-2）整理后可得
（2-3）
令，即为转差角频率，再令，当电机型号确定时即为常数，当电机稳态运行时，由于转差率很小，可认为，则式（2-3）可近似为
（2-4）
从式（2-4）可知，只需保证气隙主磁通不变，此时异步电机电磁转矩与转差角频率成正比，因此控制了转差角频率就相当于控制了转矩，可使电机获得较好的动态性能。此结论是在转差率很小的前提下推导出来的，一般可认为当转差率时转差率比较小[1]，为异步电机最大转矩所对应的临界转差率，因此在转差频率控制系统中必须对转差频率限幅。
另外要保证气隙主磁通不变，可以实行恒控制，由图1可得到
（2-5）
由此式可知要实行恒控制，须在=恒值基础之上再提高用以补偿定子电流压降。
由此可得到转差频率控制的转速闭环变压变频调速系统结构原理图如下图2所示。
图2 转差频率控制的转速闭环变压变频调速系统结构原理图
3 空间电压矢量控制（SVPWM）
SVPWM控制技术常用于三相异步电动机的变频调速系统控制，它以电动机空间形成圆形旋转磁场为最终目标，把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作。简而言之，就是利用逆变器的输出电压向量的正多边形运动轨迹去逼近正弦电压的圆形运动轨迹，只要构造的正多边形边数越多，逆变器输出电压就越逼近基频正弦波，此时可使异步电动机的稳态转矩接近恒定值。采用SVPWM控制时，直流电压利用率（即逆变器输出电压基波线电压有效值与直流侧电压比值）最大可达0.707，比采用SPWM控制要高出约15%[2]。
4 变频电源硬件电路设计
4.1 变频电源主电路设计
变频电源主电路结构图如下图所示。
图3 变压变频调速系统主电路结构图
将三相交流市电经过三相不控整流桥后再经过直流升压斩波电路后变成电压大小为1kV的稳恒直流电压。直流斩波电路的驱动脉冲占空比由DSP芯片控制，当异步电机进行回馈制动时，为使直流侧电压不致过高，可以通过调节斩波电路的驱动脉冲占空比来维持直流侧电压的稳定，这样节约了电能提高了装置的效率。直流电源再经过电压型的三相逆变桥逆变为交流电，三相逆变器采用SVPWM控制，输出线电压含有高次谐波，需用滤波器将高次谐波滤除。
4.2 逆变电源控制电路设计
逆变电源的控制电路如下图4所示。主控芯片采用美国TI公司生产的DSP芯片TMS320LF2407，数据存储芯片采用了CYPRESS公
（下转第263页）
论文作者:聂振宇
论文发表刊物:《河南电力》2018年7期
论文发表时间:2018/9/13
标签：电压论文; 转矩论文; 频率论文; 逆变器论文; 稳态论文; 闭环论文; 谐波论文; 《河南电力》2018年7期论文;