导读： 本期主要介绍异步电机矢量控制在滞环CHBPWM调制和SVPWM调制下的控制性能对比。

　　应用PWM控制技术的变压变频器通常为电压源型，它可以根据所需的设计参数来控制输出电压。对于交流电机而言，需要保证其输出电流为正弦波电流，因为只有在交流电机绕组中通入三相平衡的正弦电流才能使其合成的电磁转矩为不含脉动分量的恒定电磁转矩。所以，要对电流采用闭环控制的方法，这比电压开环控制能获得更好的性能。传统SPWM控制技术并未考虑到输出电流的情况，它主要是使得变压变频器的输出电压为正弦波。电流滞环跟踪控制PWM （CHBPWM），直接控制输出电流使其接近于正弦波。而异步电动机为了在电机内产生旋转的圆形磁场，从而发出恒定电磁转矩，所以需要向异步电机输入三相交流电源。根据这一特性，若将逆变器和异步电机视为整体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作状态，其响应能力会更好，这种方式又称为磁链跟踪控制，即电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术。

　　为了更好地对异步电机在不同控制策略下的运行特性，本文采用Matlab/Simulink软件设计了电流滞环跟踪控制技术以及电压空间矢量控制技术的数学模型并加以实施在异步电机上，对异步电机在两种控制方式下的运行特性进行对比分析。

　　滞环电流控制基本思想就是给定三相电流信号，并且与由电流传感器实测的三相电流相比较，以其差值通过滞环比较器来控制功率开关使实际电流值跟踪上参考电流值。

　　图1为滞环电流跟踪控制的原理图，H为滞环比较器的环宽。在工作时ic_ref 与ic做差，得到的误差电流 ic 且始终处于以 0 为中心，H和 -H 为上下限的滞环内。H的设置是为了避免逆变器开关状态变换的速度过快，在ic_ref的基础上设计了上下两个宽度为h的误差滞环。

　　具体工作过程为：当ic_ref- ic ＞ H时，滞环比较器输出高电平，驱动上桥臂的开关器件S1导通，使ic增大，当ic增加到与ic_ref相等时，滞环比较器仍然输出高电平，S1保持导通，ic继续增大；当ic - ic_ref ＞ H时，滞环比较器翻转，输出低电平信号关断S1，并经过死区时间后驱动下桥臂的开关S4.但此时S4未必导通，因为ic（负载电流）并未反向，而是通过续流二极管D4维持原方向流通，其数值逐渐减小。

　　通过滞环控制，逆变器的实际输出电流与给定值的偏差保持在-h~h之间，在给定电流上下做锯齿状变化。当给定电流为正弦波时，输出电流也十分接近正弦波。

　　滞环电流控制法具有控制精度高，响应速度快，电流跟踪能力强等优点。但是滞环宽度 H 的选取合适与否，会直接影 响补偿电流跟踪指令电流，进而影响谐波补偿效果且滞环电流控制因为电流纹波大，开关频率不确定，所以很少被采用。

　　在传统的PWM变压变频调速系统中，通常使用六拍阶梯波逆变器为交流电机提供电源。此时的电压空间矢量运动轨迹如图2所示，三相逆变器—异步电机调速系统主电路原理图如图3所示。

　　逆变器采用的是上、下管换流方式，功率管共有八种工作状态。对于这种六拍阶梯波的逆变器而言，输出的每个周期都会出现一次有效工作状态且状态切换间隔为π／3。为了便于讨论将正六边形电压矢量转换为放射形式，如图4所示。各电压空间矢量间的相位关系仍然不变，这样可把逆变器的工作周期划分为6个扇区。

　　在一个周期内，逆变器开关状态序列为100， 110，111，000，000，111，110，100。在实际工程中，系统应尽量减少开关状态变化是引起的损耗，因此在每次切换开关状态时，只切换一个开关器件，以满足最小的开关损耗。

　　综上可知，SVPWM控制模式的特点为：一个工作周期分为了6个扇区，为了使电机旋转磁场逼近圆形使得其控制方式依赖于开关频率的设定。开关切换合理，损耗较小。每个状态的切换以零电压开始，又以零电压结束。采用SVPWM控制方式时，输出侧的线电压基波最大值为直流侧电压，提高了输出能力。

　　本节讨论了SVPWM控制技术的原理基础，并对其工作特性进行了动态分析，为后面的仿真对比做出了铺垫。

　　异步电机定子侧为三相绕组，转子侧为闭合的导电条，二者之间通过对气隙磁场的耦合作用进行工作。因此在对异步电机进行仿真时可以通过坐标变换的方式来进行解耦以使其具有和直流电机相似的调速特性。本文以Matlab/Simulink为仿真工具来对异步电机的电流滞环控制以及电压空间矢量控制方式进行对比分析。设定直流电压为540V，异步电机极对数为2，转动惯量为0.067kg·m，仿线 基于SVPWM的异步电机矢量控制系统仿线 基于SVPWM的异步电机矢量控制系统仿线 基于CHBPWM的异步电机矢量控制系统仿线 基于CHBPWM的异步电机矢量控制系统仿线的波形对比，基于SVPWM的异步电机矢量控制系统的转矩纹波要小很多且在加载和转速突变的情况下，定子电流更趋于正弦。

　　综上是对异步电机的工作特点进行分析，说明电流滞环控制以及空间矢量控制技术（SVPWM）的控制原理。使用Matlab/Simulink软件以上述两种控制方式对异步电机的仿真结果进行分析研究，实验证明：在SVPWM控制方式下的异步电机的稳定性更高、响应速度更快。

　　上一篇：西门子S7-1200PLC块移动指令MOVE_BLK操作下一篇：西门子S7-1200PLC移动操作移动值指令MOVE推荐阅读

　　1 引言 可编程序（PLC, Programmable Logic Controller）是采用微电脑技术制造的自动控制设备。他以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。 随着PLC技术的发展，其功能越来越多，集成度越来越高，网络功能越来越强，PLC与上位PC机联网形成的PLC及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中，PLC集三电与一体，具有良好的控制精度和高可靠性，使得PLC成为现代工业自动化的支柱。PLC的生产厂家和型号、种类繁多，不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法，本文拟就用日本立石公司生产的OMRON C20p型PLC，设计几个PLC在三相异步电机控制

　　传统的 PWM 控制技术多用于两电平电路的驱动控制，其主要方法是正弦脉宽调制(SPWM)，调制波为正弦波，依靠三角载波和调制波的比较得出交点实施控制，其电压利用率低，谐波含量大。而随着微处理器技术的发展和多电平电路的出现，涌现出很多新的控制方法，像优化 PWM 方式、滞环电流控制方式、电压空间 矢量 控制方式等。其中，空间电压矢量控制通过合理地选择、安排开关状态的转换顺序和通断持续时间，改变多个脉冲宽度调制电压的波形宽度及其组合，达到较好的控制效果。相对SPWM控制，电压空间矢量控制方法电压利用率高、谐波含量小、大大改善了系统的静态和动态性能，具有结构简单、实现容易、控制精度高等特点。本文采用空间矢量控制策略，并对整流电路采用电压

　　研究及仿真分析 /

　　1.引言 电机是在工业生产过程中普遍使用的装置，电机的故障往往会带来严重的后果与损失。定子绕组是三相异步电动机的主要组成部分，也是电动机最容易损坏而造成故障的部件。异步电机在生产过程中，由于生产工人的失误，有可能发生定子绕组反嵌的现象，发生电动机启动困难，三相电流严重失衡且电流急剧上升，接反元件的那一组绕组中的电流更大，电动机发生异常响声并剧烈振。如果不及时断电停机，电动转速下降，机定子绕组很快会被烧毁。为避免造成更大的损失，需要及时检出。 现有的检测方法在实际应用中，往往在生产应用中需要拆除电机，或者等到电机产生故障时才能够发现绕组错误。检测方法主要是在电机出现故障后，将电机定子取出，接入直流电源后，使用磁针

　　反嵌绕组检测方法 /

　　异步电机只用于电动机，极少用作发电机，都是同步电机用来发电。  异步电动机的原理主要是在定子中通入3相交流电，使其产生旋转磁场，转速为n0，即同步转速。不同的磁极对数p，在相同频率f=50Hz的交流电作用下，会产生不同的n0，n0=60f/p。  工作原理如下：  对称3相绕组通入对称3相电流，产生旋转磁场，磁场线切割转子绕组，根据电磁感应原理，转子绕组中产生e和i，转子绕组在磁场中受到电磁力的作用，即产生电磁转矩，使转子旋转起来，转子输出机械能量，带动机械负载旋转起来。  转子转速n n0，所以称为异步电机。s=（n0-n）/n0，称为转差率，是异步电（动）机的对重要的一个参数。sN为额定转差率。  下面再说说同步电机：  同步电

　　0 引言 $异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，矢量控制是电机控制系统的一种先进控制方法，由于其交流调速时的优越性被广泛应用到异步电机调速系统中。基于Simulink 的交流异步电机仿真可以验证系统设计方案的有效性，在实验室应用过程中可能遇到系统设计难题。 本文以$双闭环矢量控制系统为研究对象，在Simu-link 中进行仿真来验证控制系统的有效性。通过分析仿真结果得到矢量控制系统的动静态特性，从而证实了本设计方案的可行性。 1 矢量控制原理 矢量控制系统，简称VC 系统，坐标变换是核心思想。矢量控制的基本思想是以产生同样的旋转磁动势为准则，将异步电动机在静止三相坐标系上的定子交流电流等效成两

　　1.引言 Matlab是一个强大的分析、计算和可视化工具，特别适用于控制系统的分析和模拟，但由于其依赖的平台是计算机及其 CPU，因而由于 CPU系统功耗的原因，使得 MATLAB程序的执行速度相对于高速信号的输入/输出显得很慢，远不能满足实时信号处理的要求，而 DSP就其软件的编程能力而言，与单片机及计算机的 CPU的编程设计方法有类似之处，但 DSP比单片机的运算速度快得多，又比 CPU 的功耗及设计复杂度低得多，但是其分析和可视化能力远不及 Matlab，开发过程比较复杂。不过，目前有一种新的技术，可以将 DSP和 Matlab两者密切结合起来，充分利用两者的特长，有力的促进控制系统的实现。 伺服驱动装置是印刷机无

　　中的应用 /

　　矢量控制和vf控制的区别是什么，很多新手对此不是很清楚。矢量控制（Vector Field Control，简称VFC）和VF控制（Visual Feedback Control）是两种不同的机器人控制方法，它们的区别如下： 1. 控制方式： VFC控制方法利用了矢量场理论，通过在工作空间中定义与机器人任务相关的矢量场，控制机器人运动方向和速率。而VF控制方法使用计算机视觉技术，通过视觉传感器获取机器人周围环境图像信息，计算机可实时地从环境的变化中调整机器人一个或多个的运动轨。