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本文研发的变频器基于电压空间矢量法(磁通轨迹法,SVPWM控制方式)与特定消谐算法(SHE控制方式)两种基本算法。SVPWM控制方式直接以在电机气隙形成圆形旋转磁场轨迹为目的,通过进行频率补偿,实现对电机转速的高性能控制;对输出电压进行补偿,消除电机定子压降的影响,达到对电机的转矩进行高性能的控制。将输出电压和电流进行反馈,大大提高动态精度和稳定度。基于对开关管死区和最小脉宽的研究,对SVPWM算法进行优化,降低了变频器的输出谐波和电磁噪声,减小了转矩脉动,提高了电机效率。此外,SVPWM算法直流电压利用率高,每次只动作一只半导体开关器件,损耗低,数字化实现容易。但无论是SPWM还是SVPWM都没有根本解决变频器输出谐波的问题,导致电机发热严重,影响电机使用寿命。
因此,在构建的控制硬件平台引入第二种控制算法SHE(SelectedHarmonicEliminatedPWM),以满足不同的工况需求。
SHE的基本原理是计算每个开关器件的开关角度,以实现所需要的输出电压,达到消除低次谐波的目的(高次谐波的消除易通过硬件实现)。在特定消谐算法研究中,论文根据变频器特点确定了需要消除谐波的特定次数,应用MATLAB编程求解非线性方程组。仿真结果验证了SHE算法应用于工程实践领域的可行性。
最终,设计了基于TMS320F2407控制平台的控制硬件,应用EUPEC公司的IGBT,完成了自15kW至315kW低压系列化变频器的设计和研制工作,SVPWM算法和SHE算法均在工程应用中得到了验证。