DSP LF2407 NPC三電平采用恒V/F原理和SHE—PWM方法的逆變

賈亞威++韓懷玉++王鑫

簡(jiǎn)介

變速交流感應(yīng)電機(jī)控制需要在所有分支越來(lái)越重要的作用產(chǎn)業(yè)。在這個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)重要進(jìn)展是通過(guò)引入在過(guò)去幾年取得了微處理器控制系統(tǒng)。根據(jù)許多不同的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本文側(cè)重于三個(gè)層面逆變器。它特別適用于大型電力系統(tǒng)。一DSP（數(shù)字信號(hào)處理）經(jīng)常被用來(lái)完成這樣的大量的計(jì)算量提供小型的采樣時(shí)間。在DSP解決方案提供具有很好的精密控制方案性能。

在本文中，一個(gè)DSP TMS320LF2407控制系統(tǒng)三電平逆變器采用恒定的VLF的原則，特定消諧脈寬調(diào)制（SHE-PWM）的方法已被開(kāi)發(fā)，并仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

一、恒V / F原理

因?yàn)槟茉吹陌l(fā)展。設(shè)備和微型處理器[L]，變速交流感應(yīng)馬達(dá)供電由開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器變得越來(lái)越流行。其結(jié)果是多更高的效率和性能可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)這些馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用更少的噪音產(chǎn)生。最這種共同的原則，就是不斷ViHz原則這需要的幅度和的電壓的頻率施加到電機(jī)的定子。保持恒定的比值。通過(guò)這樣做，其幅度磁場(chǎng)在定子保持在一個(gè)整個(gè)操作大致恒定的水平范圍內(nèi)。因此，（最大）恒轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生能力被維持。當(dāng)瞬態(tài)響應(yīng)是關(guān)鍵，開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器也可以方便瞬態(tài)電壓和電流的控制施加到電機(jī)實(shí)現(xiàn)更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。從電機(jī)理論上講，我們有：

Ex = Es / Em或者Er，Φx為定子磁鏈：fi ；是同步頻率。為了E， / f，不變的，假定施加到三相AC電壓異步電動(dòng)機(jī)是正弦和忽視的電壓整個(gè)定子電阻下降。然后我們有，從中可以得出，如果比V /f常數(shù)f的變化，然后保持Φm恒定太和轉(zhuǎn)矩是獨(dú)立于電源的頻率。在實(shí)際行中，之間的比例定子電壓的幅度和頻率是通常根據(jù)這些變量的額定值，或者電機(jī)評(píng)級(jí)。然而，當(dāng)頻率，因此還電壓低，整個(gè)電壓降定子電阻不能忽略，并且必須補(bǔ)償。當(dāng)頻率超過(guò)額定高值。恒V / Hz的原則，還必須侵犯，因?yàn)椋瑸榱吮苊饨^緣分解，所述定子電壓不得超過(guò)其額定值。

二、NPC三電平逆變

大電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，在柔性不間斷電源（UPS）系統(tǒng)，和高功率逆變器交流電輸電系統(tǒng)（FACTS）需要開(kāi)關(guān)元件，可承受高電壓和電流。為了克服半導(dǎo)體的局限開(kāi)關(guān)，一些新的技術(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如在多個(gè)開(kāi)關(guān)元件逆變器的一條腿，串聯(lián)連接的逆變器，并聯(lián)連接的逆變器的多級(jí)無(wú)功功率補(bǔ)償器，多個(gè)整流器功率因數(shù)校正，電動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的最優(yōu)化（如諧波電流，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。常見(jiàn)的模電壓，而─軸承電流）。和中點(diǎn)鉗位（NPC）逆變器。 NI T中所示的三電平逆變器，它是正傳統(tǒng)的拓?fù)滹L(fēng)格逆變器，我們使用了兩種的IGCT串聯(lián)。

（一）SHE-PWM與DSP LF2407

1. SHE-PWM方法

許多方法已被采用，以獲得良好的在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出正弦波波形。在這種區(qū)域[2]，技術(shù)是基于以下的方法：

（1）正弦脈寬調(diào)制（SPWM）；（2）空間矢量PWM（SV-PWM）；（3）非正弦載波PWM；（4）混合PWM；電池連接；（5）特殊結(jié)構(gòu)； （6）選擇性消諧PWM（SHE-PWM）。

2. DSP TMS320LF2407控制系統(tǒng)

DSP通常用于完成這樣的大型計(jì)算的在小的采樣時(shí)間數(shù)提供。在DSP解決方案提供了先進(jìn)的控制方案具有非常不錯(cuò)的表現(xiàn)。DSP的TMS320LF2407。這樣的優(yōu)點(diǎn)：是的。高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，基于011TMS320C2XX DSP CPU核心，片上存儲(chǔ)器，引導(dǎo)ROM，兩個(gè)事件管理器（EV）模塊（EVA和EVB），外部存儲(chǔ)器接口（LF2407），看門狗（WD）定時(shí)器模塊，IO位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器器（ADC），控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）模塊。串行通訊接口（SCL），16位串行外設(shè)接口（SPI）模塊，鎖相環(huán)（我會(huì)）基金時(shí)鐘發(fā)生器，截至40獨(dú)立可編程，復(fù)用通用輸入/輸出（GPIO）引腳。多達(dá)五個(gè)外部中斷和電源管理。

三、結(jié)論

一個(gè)DSP控制系統(tǒng)三電平逆變器與選定消諧PWM方法已建議。SHE-PWM的計(jì)算困難方法是通過(guò)使用DSP控制器克服。進(jìn)一步的工作應(yīng)注重實(shí)用的實(shí)時(shí)實(shí)施所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，并延伸這種方法的各種性能優(yōu)化索引PWM逆變器。PSCAD結(jié)果仿真和實(shí)驗(yàn)表明，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)作良好，并具有較高的性能。

參考文獻(xiàn)：

[l] Li Li. Dariusz Czarkowski. Yaguang Liu. And Pragasen Pillay. Multilevel Selective I+armonic Elimination PWM Technique in SeriesiConiiected Voltage Inveiters，lEEE TRANS ON IND.APP.，VOL. 36， NO. 1， JANIFEB 2000.