一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制优化控制策略
作者:
作者单位:

南京航空航天大学自动化学院南京211106

作者简介:

王晓琳,男,博士,教授,博士生导师,研究方向:电机及其控制、无轴承磁悬浮。教育部高等学校电气类专业教指委委员,教育部全国万名优秀创新创业导师。先后主持国家自然科学基金项目3项。获得江苏省科学进步三等奖1项,国防科学技术进步二等奖2项。在国内外学术刊物和重要会议上发表论文150余篇,获国家发明专利授权40余项。

通讯作者:

王晓琳, E-mail: wangxl@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

TM351;TH133.3

基金项目:


Optimal Control Strategy of SVPWM for Five-Phase Hybrid Stepping Motor Suppressing Third Harmonic Wave
Author:
Affiliation:

College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing, 211106, China

Fund Project:

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    摘要:

    五相混合式步进电机因其定位精度高、转矩脉动小以及转矩密度高等优点而应用愈加广泛。为进一步减小其运行噪声、提高系统整体效率,本文提出一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation,SVPWM)优化控制策略。首先搭建了考虑互感条件下的五相混合式步进电机解耦控制数学模型。在此基础上,采用相邻两大矢量和两中矢量合成混合电压矢量的SVPWM控制策略,并给出了相应的五相混合式步进电机双闭环控制系统。本文所提的混合SVPWM算法通过利用大、中矢量在基波、三次谐波双坐标系对应关系以达到抑制三次谐波的效果,能够有效降低相电流纹波和谐波含量。最后,研制了一套基于FPGA的实验平台,对所提策略与传统滞环算法、大矢量SVPWM算法进行对比研究,重点分析了3种算法对相电流纹波和谐波含量的影响,从而验证了所提算法的正确性和优越性。

    Abstract:

    Due to its advantages of high positioning accuracy, small torque ripple and high torque density, five-phase hybrid stepping motor has been widely used. In order to further reduce its operation noise and improve the overall efficiency of the system, this paper proposes a space vector pulse width modulation (SVPWM) optimal control strategy of five-phase hybrid stepping motor which can suppress the third harmonic wave. In this paper, the decoupling control model of five-phase hybrid stepping motor considering mutual inductance is established. On this basis, SVPWM control strategy combining two adjacent large vectors and two medium vectors into a mixed voltage vector is adopted, and the corresponding dual-closed-loop control system of five-phase hybrid stepping motor is given. The mixed SVPWM algorithm proposed in this paper can effectively reduce the phase current ripple and harmonic content by using the large and medium vectors in the fundamental wave and the third harmonic coordinate system to suppress the third harmonic. Finally, an experimental platform based on FPGA is developed to compare the proposed strategy with the traditional hysteresis algorithm and the large vector SVPWM algorithm, and analyze the influence of the three algorithms on the phase current ripple and harmonic content, thus verifying the correctness and superiority of the proposed algorithm.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王晓琳,鲍旭聪,石滕瑞.一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制优化控制策略[J].南京航空航天大学学报,2020,52(2):181-190

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  • 收稿日期:2020-02-01
  • 最后修改日期:2020-03-15
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  • 在线发布日期: 2020-05-19
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