SVPWM原理及其實(shí)現(xiàn)

1、1、SVPWM的定義 交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，以圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為目的來(lái)控制逆變器的工作，這種控制方法稱為“磁鏈跟蹤控制”，磁鏈軌跡的控制是通過(guò)交替使用不同的電壓空間矢量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以又稱為“電壓空間矢量PWM（space vector PWM , SVPWM）控制”矢量：既有大小又有方向的量。一般來(lái)說(shuō)，在物理學(xué)中稱作矢量，在數(shù)學(xué)中稱作向量。2、空間矢量的定義：交流電動(dòng)機(jī)繞組的電壓、電流、磁鏈等物理量都是隨時(shí)間變化的，如果考慮到他們所在繞組的空間位置，可以定義為空間矢量。A、B、C分別表示在空間靜

2、止的電動(dòng)機(jī)定子三相繞組的軸線，它們?cè)诳臻g互差2pi/3，三相定子相電壓、分別加在三相繞組上，可以定義三個(gè)定子電壓空間矢量、。三相合成矢量： 當(dāng)定子相電壓、為三相平衡正弦電壓時(shí)，三相合成矢量是一個(gè)以電源角頻率為角速度作恒速旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值是相電壓幅值的倍，當(dāng)某一相電壓為最大值時(shí)，合成電壓矢量就落在該相的軸線上。在三相平衡正弦電壓供電時(shí)，若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速已穩(wěn)定，則定子電流和磁鏈的空間矢量和的幅值恒定，以電源角頻率為電氣角速度在空間作恒速旋轉(zhuǎn)。3、電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的三相對(duì)稱定子繞組由三相電壓供電時(shí)，對(duì)每一相都可寫出一個(gè)電壓平衡方程式，求三相電壓平衡方程式的矢量和，即得用合成空

3、間矢量表示的定子電壓方程式當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不是很低時(shí)，定子電阻壓降所占的成分很小，可以忽略不計(jì)，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為或 當(dāng)電動(dòng)機(jī)由三相平衡正弦電壓供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈?zhǔn)噶宽敹说倪\(yùn)動(dòng)軌跡呈圓形（簡(jiǎn)稱磁鏈園）。定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量為式中：-定子磁鏈?zhǔn)噶糠担?-定子磁鏈?zhǔn)噶康目臻g角度；對(duì)上式求導(dǎo)得該式表明，磁鏈的幅值等于電壓與頻率之比，的方向與磁鏈?zhǔn)噶空?，即為磁鏈圓的切線方向，當(dāng)磁鏈?zhǔn)噶吭诳臻g旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運(yùn)動(dòng)2pi弧度，若將電壓矢量的參考點(diǎn)放在一起，則電壓矢量的軌跡也是一個(gè)圓。因此，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡問(wèn)題就

4、可轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量的運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題。圖在Page：1364、PWM逆變器基本輸出電壓矢量PWM的逆變器共有八種工作狀態(tài)，可以得到八種基本空間矢量。其中六個(gè)有效工作矢量，幅值為直流電壓的倍，在空間上互差，另兩個(gè)為零矢量u0和u7.U00000U1100U2110U3010U4011U5001U6101U711105、期望電壓矢量合成 每個(gè)有效工作矢量在一個(gè)周期內(nèi)只作用一次的的方式只能生成正六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與正弦波供電時(shí)所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相差甚遠(yuǎn)，六邊形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)帶有較大的諧波分量，這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)。要獲得更多邊形或接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，就必須有更多的空間位置不同的電壓矢量以供選擇，但是P

5、WM逆變器只有八個(gè)基本電壓矢量，所以我們可以用這八個(gè)基本矢量合成其他多種不同的矢量。按空間矢量的平行四邊形合成法則，用相鄰的兩個(gè)有效工作矢量合成期望的輸出矢量，這就是電壓空間矢量PWM的基本思想。 按六個(gè)有效工作矢量將電壓空間矢量分為對(duì)稱的六個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)pi/3，當(dāng)期望輸出電壓矢量落在某個(gè)扇區(qū)內(nèi)時(shí)，就用與期望輸出電壓矢量相鄰的兩個(gè)有效工作矢量等效地合成期望輸出矢量。所謂等效是指在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，產(chǎn)生的定子磁鏈的增量近似相等?，F(xiàn)以落在第一區(qū)的參考向量Vref 為例，如圖2-3，合成該向量最直接的方式就是將其表示為U4與U6的向量和：由正弦定理可以計(jì)算的T1和T2的作用時(shí)間，剩下的時(shí)間有零矢量來(lái)填補(bǔ)。通過(guò)以上分析可以理解SVPWM的工作原理，下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)形象的說(shuō)明一下。Page：141第二部分：SVPWM的實(shí)現(xiàn)SVPWM的法則推導(dǎo)分析可以歸納SVPWM算法的基本步驟為：（1）參考電壓向量Uref在扇區(qū)的判斷； （2）基本矢量在各個(gè)扇區(qū)中作用時(shí)間的求解計(jì)算； （3）確定各電壓空間矢量的切換點(diǎn)。1、 參考電壓矢量Vref扇區(qū)判斷SVPWM控制算法第一步是判斷由Ud和Uq所決定的空間電壓矢量所處的扇區(qū)。設(shè)合成的電壓矢量落在第I 扇區(qū)，其等價(jià)條件為： 式（2-17）再結(jié)合矢量圖