基于DSP的全数字永磁电机推进系统 (2)

　　5)确定组成Uout所在扇区的两个非零空间矢量Ur、Ux+60,按其值装配ACTRA；

　　6)根据表1计算Ux、Ux+60的作用时间t1、t2，将t1装入比较寄存器CMPRl,t1+t2装入CMPR2，启动定时器操作。

　　当TI值与CMPRl或CMPR2值发生匹配时，PWM输出就会产生跳变。通过及时更新每个采样周期中CMPRl、CMPR2的值，就可以形成一系列不等宽的脉冲，使输出电压矢量的磁链轨迹为圆形，达到SVPWM的目的。此外，为避免IPM同一桥臂上下两只IGBT的直通，程序通过死区控制寄存器对PWMl～6引脚设置死区时间；同时滤除PWM序列中的过窄脉冲，以减小器件的开关损耗。

　　4 仿真与实验结果

　　本文利用Matlab／Simulink工具箱，根据图1搭建系统模型，对一台3对极永磁同步电机进行了矢量控制策略的仿真，所得仿真波形如图5所示。

　　从仿真结果可以看出，本矢量控制系统响应快速，转矩脉动小，动态性能良好；id能够较好地跟随参考值0，从而保证了单位电流下最大转矩的输出，有利于推进电机效率的提高。

　　实际实验中，TMS320LF2407A时钟频率为30 MHz，SVPWM采样频率为3 kHz，死区时间设为8 μs，并滤除正负脉宽小于6％脉冲周期的过窄脉冲。当转速为300 r／min时，可得永磁电机推进系统输出电压、电流波形及其频谱如图6、图7所示。

　　由图7a可以看出，SVPWM方式生成的电压基波幅值较大，谐波分布比较分散，但其低次谐波主要为三次谐波；由图7b可以看出，三相电机的电路结构对三次谐波成分有自然抑制作用，高次谐波则通过电机绕组电感的滤波作用得到削弱和消除，从而大大减小了谐波电流。

　　5 结 论

　　 仿真和实验结果表明，采用交-直-交PWM驱动和最大转矩／电流矢量控制的全数字永磁同步电动机推进系统，电压利用率较高，转矩脉动小，能够较好地抑制了电机电流中的谐波，低速性能优于直接转矩控制，可以满足推进电动机低转速、大转矩、轻噪声的要求，为现代舰船电力推进系统数字化操控的实现提供了一定参考。