基于svpwm的双电机偏差耦合同步控制系统

基于svpwm的双电机偏差耦合同步控制系统

【摘要】针对双电机转速同步的问题，提出了偏差耦合同步控制策略。电机控制使用svpwm变频调速方式，建立了系统仿真模型，并进行了负载干扰情况下的双电机转速同步仿真。系统采用matlab仿真软件进行仿真，结果表明，采用偏差耦合转速补偿方法可以很好的降低双电机转速差，实现双电机的转速同步控制。

【关键词】同步控制；svpwm；偏差耦合控制；PID控制；永磁同步电机

1.引言

随着工业技术的发展，在航空、军事、机械制造领域等需要多个电机同时驱动一个或多个工作部件进行协调控制的场合越来越多。传统的控制系统多采用单一电机实现单轴控制，电机的输出转矩有一定的限制，当传动系统需要较大的驱动功率时，必须特制功率与之相匹配的驱动电机和驱动器，使得系统的成本上升，而且过大的输出功率的电机受到制造工艺和电机性能的影响，大功率的驱动器的研制也会受到半导体功率器件的限制[1]。电机在实时跟随同一目标转速的同时.还需要保持两电机问的转速同步，否则便会导致后面的机械传动精度下降。针对以上问题解决方法是采用多个电机对其进行控制，但是多电机之间同步的好坏直接影响到生产效率和产品质量，因此多电机同步控制的研究具有非常重要的现实意义[2]。本文建立了基于svpwm变频调速的双电机偏差耦合控制算法的仿真模型，并用Matlab7.1仿真软件进行了仿真，对仿真结果做了分析和比较。

2.空间矢量脉宽调制

采用脉宽调制（PWM）技术是变频器抑制谐波的主要措施。正弦波PWM（SPWM）技术首先被采用并一直沿用至今，经过不断完善，效果显著。然而它仍有不足之处，例如直流电压利用率不高、低速时存在转矩脉动、载波频率过高带来大的开关损耗等[3]。由德国学者Van Der-Broeck H W提出的空间矢量脉宽调制从根本上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题[4]。它的基本思想是在三相交流电机上模拟直流电机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上将定子电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量IM和产生转矩的转矩电流分量IT，并使两分量互相垂直，彼此独立，分别进行调节，实现转矩控制[5]。SVPWM把逆变器和交流电动机视为一体，着眼于如何使电机获得圆形旋转磁场，以减少电机转矩脉动。具体地说，它以三相对称正弦电压供电时交流电机定子的理想磁链圆为基准，当电机通以三相对称正弦电压时，交流电机内产生圆形磁链，SVPWM以此圆形磁链为基准，通过逆变器功率器件的不同开关模式产生有效电压矢量来逼近基准圆，即用多边形来逼近圆形，并由它们比较的结果决定逆变器开关状态，形成PWM波[6]。

3.基于matlab的双电机同步控制模型

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