交流電機(jī)變頻調(diào)速及其應(yīng)用 第二章 電力電子變頻器級(jí)PWM控制原理2

1、第二章第二章 電力電子變頻器及電力電子變頻器及PWM控制原理控制原理山東大學(xué)山東大學(xué) 崔納新崔納新2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ) v采用晶閘管元件的六脈波采用晶閘管元件的六脈波PAM變頻調(diào)速系統(tǒng)存在如變頻調(diào)速系統(tǒng)存在如下問題：下問題：（1 1）整流和逆變需要兩套晶閘管元件；）整流和逆變需要兩套晶閘管元件；（2 2）低頻時(shí)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低，諧波高，對電網(wǎng)污染大；低頻時(shí)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低，諧波高，對電網(wǎng)污染大；（3 3）逆變器輸出諧波分量大，產(chǎn)生較大的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，）逆變器輸出諧波分量大，產(chǎn)生較大的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，低速時(shí)尤為嚴(yán)重；低速時(shí)尤為嚴(yán)重；（4 4）由于中間直流環(huán)節(jié)大慣性元件存在，使系統(tǒng)的動(dòng)由于中間直流環(huán)節(jié)

2、大慣性元件存在，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)緩慢態(tài)響應(yīng)緩慢；（5 5）效率較低，如串聯(lián)二極管式電壓源變頻器的最高）效率較低，如串聯(lián)二極管式電壓源變頻器的最高效率只有效率只有85%85%左右。左右。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)v 隨著自關(guān)斷型電力電子器件（如隨著自關(guān)斷型電力電子器件（如GTO、GTR、IGBT、MOSFET等）、微電子技術(shù)等）、微電子技術(shù)及微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用及微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制（PWM）控制技術(shù)）控制技術(shù)的變頻調(diào)速器蓬勃發(fā)展的變頻調(diào)速器蓬勃發(fā)展起來。起來。PWM變頻器基本解決了常規(guī)六脈波變頻器基本解決了常規(guī)六脈波變頻器中存在的問題，成為現(xiàn)代交流調(diào)速變頻器中存在的

3、問題，成為現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展最快的一個(gè)領(lǐng)域。技術(shù)發(fā)展最快的一個(gè)領(lǐng)域。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)交交-直直-交交PWM變壓變頻器變壓變頻器變壓變頻變壓變頻(VVVF)中間直流環(huán)節(jié)中間直流環(huán)節(jié)恒壓恒頻恒壓恒頻(CVCF)PWM逆變器逆變器DCACAC 50Hz調(diào)壓調(diào)頻調(diào)壓調(diào)頻C2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)1. PWM控制原理控制原理在采樣控制理論中在采樣控制理論中有一個(gè)重要的結(jié)論：有一個(gè)重要的結(jié)論：沖量相等而形狀不沖量相等而形狀不等的窄脈沖加在具等的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。其效果基本相同。改變矩形脈沖的改變矩形脈沖的寬度和調(diào)制周期寬度和調(diào)制周期就可以

4、就可以改變輸出電壓的幅值和頻率改變輸出電壓的幅值和頻率2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ) 按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱作制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制（正弦波脈寬調(diào)制（Sinusoidal pulse width modulation，簡稱，簡稱SPWM），這種序列，這種序列的矩形波稱作的矩形波稱作SPWM波。波。 2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)圖6-6urucuOtOtuouofuoUd-Ud

5、v 以頻率比期望波高得多以頻率比期望波高得多的的等腰三角波作為載波等腰三角波作為載波（Carrier waveCarrier wave），并），并用頻率和期望波相同的用頻率和期望波相同的正弦波作為調(diào)制波正弦波作為調(diào)制波（Modulation waveModulation wave），），當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，當(dāng)調(diào)制波與載波相交時(shí)，由它們的交點(diǎn)確定逆變由它們的交點(diǎn)確定逆變器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻，器開關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而獲得一系列等幅不從而獲得一系列等幅不等寬的矩形波。等寬的矩形波。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ) 注意注意:（1）PWM脈沖特點(diǎn)：脈沖特點(diǎn)：高度相等，中心矩相等，但寬度呈正高度相等，

6、中心矩相等，但寬度呈正弦變化；弦變化；（2）PWM波仍有高次諧波，但幅值較大的低次諧波都被消波仍有高次諧波，但幅值較大的低次諧波都被消除或被有效地抑制了；除或被有效地抑制了；（3）PWM控制方式，要求使用高開關(guān)頻率的電力電子元件；控制方式，要求使用高開關(guān)頻率的電力電子元件；（4） PWM技術(shù)在本質(zhì)上是技術(shù)在本質(zhì)上是變壓技術(shù)變壓技術(shù)，是一種區(qū)別，是一種區(qū)別于于PAM的調(diào)壓方式。的調(diào)壓方式。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ) 在在PWM控制中，一般定義調(diào)制比為控制中，一般定義調(diào)制比為 （2-7）式中，式中，Urm 是正弦調(diào)制波的幅值；是正弦調(diào)制波的幅值；Ucm是三角載是三角載波的幅值。波的幅值。通常通

7、常M在在01之間變化，之間變化，以調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值。以調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值。 cmrmUUM 2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)2. PWM變頻器變頻器 VT1BCAUdCVT4 VT3VT5VT6VT2M3 (a) 圖2-18 PWM變頻器的原理圖 (a) 主電路2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)3個(gè)參考信號(hào)互差個(gè)參考信號(hào)互差120且共用一個(gè)載波信號(hào)。且共用一個(gè)載波信號(hào)。ura參考信參考信號(hào)發(fā)生號(hào)發(fā)生器器三角波三角波發(fā)生器發(fā)生器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)VT1VT6udaudbudcurburcutv調(diào)頻原理：調(diào)頻原理： 改變參考波頻改變參考波頻率，即可調(diào)節(jié)率，即可調(diào)節(jié)SPWM波的基波的基波頻率；波頻率；2. PWM

8、變頻器v調(diào)壓原理：調(diào)壓原理： 改變參考波改變參考波幅值，即可幅值，即可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)SPWM波的寬度，波的寬度，從而改變輸從而改變輸出電壓的有出電壓的有效值。效值。ura參考信參考信號(hào)發(fā)生號(hào)發(fā)生器器三角波三角波發(fā)生器發(fā)生器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)VT1VT2. PWM變頻器q PWM和和PAM控制的區(qū)別控制的區(qū)別（1）逆變器的開關(guān)逆變器的開關(guān)采用全控型器件采用全控型器件，只有一個(gè)，只有一個(gè)可控功率級(jí)；可控功率級(jí)；（2）采用不控整流，）采用不控整流，電網(wǎng)功率因數(shù)電網(wǎng)功率因數(shù)與負(fù)載電壓與負(fù)載電壓無關(guān)，而無關(guān)，而接近于接近于1；（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)與直流環(huán)節(jié)無關(guān)，）動(dòng)態(tài)響應(yīng)與直流環(huán)節(jié)無關(guān)，響應(yīng)快響應(yīng)快；（4）能消除或）能消除或

9、抑制低次諧波抑制低次諧波，因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，大大擴(kuò)展了電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍大大擴(kuò)展了電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)3. 同步調(diào)制與異步調(diào)制同步調(diào)制與異步調(diào)制 載波比載波比載波頻率載波頻率 fc與調(diào)制信號(hào)頻率與調(diào)制信號(hào)頻率 fr 之之比比N，既，既 N = fc / fr 根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步，根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步，PWM調(diào)制調(diào)制方式分為方式分為異步調(diào)制異步調(diào)制和和同步調(diào)制同步調(diào)制。同步調(diào)制與異步調(diào)制同步調(diào)制與異步調(diào)制（1）同步調(diào)制）同步調(diào)制 同步調(diào)制同步調(diào)制N 等于常數(shù)等于常數(shù)，N = fc / fr 即在變頻時(shí)使載波頻率和信即在變頻時(shí)使載波頻率和信號(hào)波頻率

10、成正比變化。號(hào)波頻率成正比變化。 fr 變化時(shí)變化時(shí)N不變，信號(hào)波不變，信號(hào)波一一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定；圖6-6urucuOtOtuouofuoUd-U同步調(diào)制與異步調(diào)制v特點(diǎn)：特點(diǎn)：三相公用一個(gè)三角波載三相公用一個(gè)三角波載波，且取波，且取 N 為為3的整數(shù)的整數(shù)倍，使倍，使三相輸出對稱三相輸出對稱；fr 很低時(shí)很低時(shí)，fc 也很低，也很低，脈沖間距大，脈沖間距大，諧波顯著諧波顯著增加；增加；fr 很高時(shí)，很高時(shí)，fc 會(huì)過高，會(huì)過高，使開關(guān)器件難以承受。使開關(guān)器件難以承受。圖6-6urucuOtOtuouofuoUd-U2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)v同步調(diào)制同步調(diào)制三相

11、三相PWM波形波形ucurUurVurWuuUNuVNOtttt000uWN2Ud-2U2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)（2）異步調(diào)制）異步調(diào)制 異步調(diào)制異步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式。的調(diào)制方式。保持保持 fc 固定不變固定不變，當(dāng)，當(dāng) fr 變化時(shí)，變化時(shí)，載波比載波比 N 是變化的是變化的；在信號(hào)波的半周期內(nèi)，在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對稱。沖不對稱。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)v異步調(diào)制的特點(diǎn)：異步調(diào)制的特點(diǎn)：1) 低頻時(shí)（低頻時(shí)（ fr 較低），較低

12、），N 較大，一周期內(nèi)較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響較脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響較小，所以小，所以低頻時(shí)相應(yīng)地減小了諧波分量低頻時(shí)相應(yīng)地減小了諧波分量；2）難以保證三相輸出的對稱關(guān)系難以保證三相輸出的對稱關(guān)系，引起電，引起電動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)。動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)（3）分段同步調(diào)制）分段同步調(diào)制把把 fr 范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)保持范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)保持N恒定（恒定（同步同步），不同頻段），不同頻段N不同（不同（異步異步）；）；在在 fr 高的頻段采用高的頻段采用較低的較低的N，使載波頻率不致，使載波頻率不致過高；過高

13、；在在 fr 低的頻段采用低的頻段采用較高的較高的N，使載波頻率不致，使載波頻率不致過低。過低。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)v分段同步調(diào)制方式分段同步調(diào)制方式00.40.81.21.62.02.410203040506070802011479969453321圖6-11fr /Hzfc /kH2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)v（4）混合調(diào)制）混合調(diào)制 可在低頻輸出時(shí)采用異步調(diào)制可在低頻輸出時(shí)采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時(shí)切換到同步調(diào)制方式，高頻輸出時(shí)切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，方式，這樣把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，和分段同步方式效果接近。和分段同步方式效果接近。2.3 PWM控制基礎(chǔ)

14、控制基礎(chǔ) 三相橋式PWM逆變器主電路原理圖調(diào)制電路V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4ucV6VD6V5VD5BACOOC+C+urUurVurW2Ud2U2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)4. 單極性和雙極性脈寬調(diào)制單極性和雙極性脈寬調(diào)制 根據(jù)調(diào)制波的根據(jù)調(diào)制波的正或負(fù)半周期正或負(fù)半周期內(nèi)內(nèi)PWM脈沖的極性脈沖的極性是否變化，是否變化，PWM變頻器的工作方式分為單變頻器的工作方式分為單極性工作方式和雙極性工作方式極性工作方式和雙極性工作方式兩種。兩種。 圖6-5urucuOtOtuouofuoUd-U2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)v（1 1）單極性控制方式）單極性控制方式 正弦波的半個(gè)周期內(nèi)

15、，三正弦波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在角載波只在一種極性一種極性范圍內(nèi)變范圍內(nèi)變化，所得到的化，所得到的PWM波也只處于波也只處于一個(gè)極性范圍內(nèi)，叫做單極性一個(gè)極性范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式控制方式。 圖6-5urucuOtOtuouofuoUd-U單極性控制方式圖6-5urucuOtOtuouofuoUd-U2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)信號(hào)波載波圖6-4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoRLuruc 工 作 時(shí)工 作 時(shí)V1和和V2的通斷的通斷狀 態(tài) 互 補(bǔ) ，狀 態(tài) 互 補(bǔ) ， V3和和V4的通斷的通斷狀態(tài)也互補(bǔ)。狀態(tài)也互補(bǔ)。在輸出電壓在輸出電壓u0的正半周的正半周

16、，讓讓V1保持通態(tài)，保持通態(tài)， V2保持?jǐn)鄳B(tài)保持?jǐn)鄳B(tài)， V3和和V4交替通斷；交替通斷；單極性控制方式 在 輸 出在 輸 出電壓電壓u0的負(fù)的負(fù)半周，讓半周，讓V2保持通態(tài)，保持通態(tài)， V1保持?jǐn)鄳B(tài)，保持?jǐn)鄳B(tài)， V3和和V4交替交替通斷。通斷。圖6-5urucuOtOtuouofuoUd-U2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)圖6-6urucuOtOtuouofuoUd-Udv （2）雙極性）雙極性PWM控控制方式制方式 在正弦波半個(gè)周在正弦波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，負(fù)極性之間連續(xù)變化，則所得到的則所得到的PWM波波也是在正負(fù)之間變化也是在正負(fù)之間變化，叫做雙極

17、性控制方式。叫做雙極性控制方式。 2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ) 仍以單相電路為例：仍以單相電路為例：v 在正負(fù)半周對開關(guān)在正負(fù)半周對開關(guān)器件的控制規(guī)律相同。器件的控制規(guī)律相同。即當(dāng)即當(dāng)uruc時(shí)，給時(shí)，給V1和和V4導(dǎo)通信號(hào)，給導(dǎo)通信號(hào)，給V2和和V3關(guān)關(guān)斷信號(hào)，這時(shí)如斷信號(hào)，這時(shí)如i00，則則V1和和V4導(dǎo)通；如導(dǎo)通；如i00，則則VD1和和VD4導(dǎo)通。不導(dǎo)通。不論哪種情況都是論哪種情況都是u0=Ud。信號(hào)波載波圖6-4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoRL2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)1 tO1 t信號(hào)波載波圖6-4調(diào)制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3

18、VD4uoRL2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)圖2-20 三相橋式PWM逆變器的雙極性SPWM波形 OOO1 t1 t1 turaurburcut1 tOUd2-Ud21 tuAO-Ud2Ud2-Ud2-UdUd2UduCOuBOuAB2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)1) 雙極性的工作方式?jīng)Q定了每個(gè)載波周期都要出雙極性的工作方式?jīng)Q定了每個(gè)載波周期都要出現(xiàn)一次上、下開關(guān)管的切換，而單極性逆變器現(xiàn)一次上、下開關(guān)管的切換，而單極性逆變器在調(diào)制正弦波的半個(gè)周期中一對開關(guān)管反復(fù)切在調(diào)制正弦波的半個(gè)周期中一對開關(guān)管反復(fù)切換，而另一對只切換一次，況且載波頻率一般換，而另一對只切換一次，況且載波頻率一般為為120

19、kHz，比調(diào)制正弦波高很多，因此，比調(diào)制正弦波高很多，因此雙極雙極性逆變器的切換次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于單極性逆變器性逆變器的切換次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于單極性逆變器。2) 雙極性逆變器的輸出電流更接近正弦波，畸變雙極性逆變器的輸出電流更接近正弦波，畸變小。小。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)v脈寬調(diào)制的約束條件脈寬調(diào)制的約束條件 為保證開關(guān)元件安全工作，所調(diào)制的脈為保證開關(guān)元件安全工作，所調(diào)制的脈沖波有最小脈寬和最小間隙的限制沖波有最小脈寬和最小間隙的限制，以，以保證脈沖寬度和間隙大于開關(guān)元件的保證脈沖寬度和間隙大于開關(guān)元件的ton和和toff。（3）單/雙極性工作方式的性能比較2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)5. P

20、WM控制的性能指標(biāo)控制的性能指標(biāo) 電流諧波電流諧波 諧波電流引起電機(jī)電流有效值增加，電流波形諧波電流引起電機(jī)電流有效值增加，電流波形畸變，功率因數(shù)降低，銅耗和鐵耗上升等?；?，功率因數(shù)降低，銅耗和鐵耗上升等。 諧波電流有效值為諧波電流有效值為 -TdttitiTI021h)()(2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ) 總電流諧波畸變率總電流諧波畸變率THD（Total Harmonic Distortion） 式中，式中，I1為基波電流的有效值；為基波電流的有效值；n為傅立為傅立葉級(jí)數(shù)展開的諧波分量階次。葉級(jí)數(shù)展開的諧波分量階次。22111THDnnhIIII2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ) 開關(guān)頻率和

21、開關(guān)損耗開關(guān)頻率和開關(guān)損耗隨著開關(guān)頻率提高，輸出交流信號(hào)諧波隨著開關(guān)頻率提高，輸出交流信號(hào)諧波成分下降，但對周圍電子設(shè)備的干擾增成分下降，但對周圍電子設(shè)備的干擾增大，開關(guān)損耗隨之增大。大，開關(guān)損耗隨之增大。同時(shí)，同時(shí)，各種電力電子器件的開關(guān)頻率受各種電力電子器件的開關(guān)頻率受到其固有的開關(guān)時(shí)間和開關(guān)損耗的限制到其固有的開關(guān)時(shí)間和開關(guān)損耗的限制，因此開關(guān)頻率必須低于其規(guī)定的最高開因此開關(guān)頻率必須低于其規(guī)定的最高開關(guān)頻率。關(guān)頻率。2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ)v電力電子器件的開關(guān)頻率：電力電子器件的開關(guān)頻率： SCR：300500HZ GTO：12KHZ GTR： 15KHZ MOSFET、IGBT

22、：2040KHZ2.3 PWM控制基礎(chǔ)控制基礎(chǔ) 思考題：思考題：v為什么調(diào)制比為什么調(diào)制比M既不能過大，既不能過大， 也不也不能過小？能過??？vPWM控制的最小脈寬和最小間隙控制的最小脈寬和最小間隙有何限制？有何限制？2.4 PWM控制技術(shù)控制技術(shù) vPWM波形生成方法有波形生成方法有調(diào)制法調(diào)制法和和計(jì)算法計(jì)算法兩種。兩種。1.自然采樣法自然采樣法 圖圖2-21 自然采樣法生成自然采樣法生成SPWM波形波形t0t1t2t3t4t5ut0 0ucur在正弦波與三角在正弦波與三角波的自然交點(diǎn)時(shí)波的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制功率開關(guān)刻控制功率開關(guān)器件的通斷，從器件的通斷，從而生成而生成SPWM波波形的方法形的

23、方法. 1.1.自然采樣法v 一般采用的方法是，先將正弦參考波一般采用的方法是，先將正弦參考波ur和三角波和三角波uc以表格的形式存在存儲(chǔ)器內(nèi)，以表格的形式存在存儲(chǔ)器內(nèi)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)采用查表的方法或僅通過簡單實(shí)際運(yùn)行時(shí)采用查表的方法或僅通過簡單的計(jì)算得到脈寬的大小。的計(jì)算得到脈寬的大小。v 采用這種方法，當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)頻率變化采用這種方法，當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)頻率變化范圍較大時(shí)，將占用較大的內(nèi)存空間，所范圍較大時(shí)，將占用較大的內(nèi)存空間，所以僅適用于有限調(diào)速范圍的場合。以僅適用于有限調(diào)速范圍的場合。 2.4 PWM控制技術(shù)控制技術(shù)2. 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法 圖圖2-22 規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法SPWM調(diào)制模式調(diào)制

24、模式A ABt2t3t1OBAcuAtMTtv在工程上更實(shí)用的在工程上更實(shí)用的簡化方法，彌補(bǔ)自簡化方法，彌補(bǔ)自然采樣法的不足，然采樣法的不足，且力求采樣效果，且力求采樣效果，接近于自然采樣法，接近于自然采樣法，又不必占用太多的又不必占用太多的計(jì)算時(shí)間。計(jì)算時(shí)間。2.規(guī)則采樣法v規(guī)則采樣法原理規(guī)則采樣法原理三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期Tt。自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和三角波一周期的中自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合。點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合。規(guī)則采樣法使兩者重合，規(guī)則采樣法使兩者重合，每個(gè)脈沖的中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為對稱，每個(gè)脈沖的

25、中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為對稱，使計(jì)算大為簡化。使計(jì)算大為簡化。t2+t1+t3=T2.規(guī)則采樣法v根據(jù)脈沖電壓對三角載波的對稱性，脈沖寬度根據(jù)脈沖電壓對三角載波的對稱性，脈沖寬度t2和間隙時(shí)間和間隙時(shí)間t1及及t3可由下面公式計(jì)算（設(shè)三角可由下面公式計(jì)算（設(shè)三角波峰值為標(biāo)幺值波峰值為標(biāo)幺值1）：）： Mtt2sin22tMTTt（2-12） )(212t31TTtt-（2-13） 式中式中Tt為三角載波的周期。為三角載波的周期。 2.規(guī)則采樣法 根據(jù)上述采樣原理和計(jì)算公式，可以根據(jù)上述采樣原理和計(jì)算公式，可以用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生SPWM波形，具體波形，具體實(shí)現(xiàn)方法有：實(shí)現(xiàn)

26、方法有：v查表法查表法可以先離線計(jì)算出相應(yīng)的脈寬可以先離線計(jì)算出相應(yīng)的脈寬 等數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中，然后在調(diào)速系統(tǒng)實(shí)等數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存中，然后在調(diào)速系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制過程中通過查表和加、減運(yùn)算求出時(shí)控制過程中通過查表和加、減運(yùn)算求出各相脈寬時(shí)間和間隙時(shí)間。各相脈寬時(shí)間和間隙時(shí)間。2.規(guī)則采樣法v實(shí)時(shí)計(jì)算法實(shí)時(shí)計(jì)算法事先在內(nèi)存中存放正弦事先在內(nèi)存中存放正弦函數(shù)，控制時(shí)先查出正弦值，與調(diào)速系函數(shù)，控制時(shí)先查出正弦值，與調(diào)速系統(tǒng)所需的調(diào)制度統(tǒng)所需的調(diào)制度M作乘法運(yùn)算，再根據(jù)作乘法運(yùn)算，再根據(jù)給定的載波頻率查出相應(yīng)的給定的載波頻率查出相應(yīng)的Tt /2值，由值，由計(jì)算公式計(jì)算脈寬時(shí)間和間隙時(shí)間。計(jì)算公式計(jì)算脈寬時(shí)間

27、和間隙時(shí)間。3. 電流滯環(huán)跟蹤型電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制控制 問題的提出問題的提出 應(yīng)用應(yīng)用PWM控制技術(shù)的變壓變頻器一般都控制技術(shù)的變壓變頻器一般都是電壓源型的，它可以按需要方便地控制其是電壓源型的，它可以按需要方便地控制其輸出電壓輸出電壓. 但是，在異步電機(jī)中，實(shí)際需要保證的應(yīng)但是，在異步電機(jī)中，實(shí)際需要保證的應(yīng)該是正弦波電流，因?yàn)槿嗥胶獾恼译娏髟撌钦也娏鳎驗(yàn)槿嗥胶獾恼译娏鞑拍苁购铣傻碾姶呸D(zhuǎn)矩為恒定值，不含脈動(dòng)才能使合成的電磁轉(zhuǎn)矩為恒定值，不含脈動(dòng)分量。分量。3. 電流滯環(huán)跟蹤型電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制控制v 另一方面，電壓型變頻器直流電源是恒另一方面，電壓型變頻器直流電源是

28、恒壓源，允許電流突變，若負(fù)載為低阻抗或壓源，允許電流突變，若負(fù)載為低阻抗或發(fā)生短路，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流。發(fā)生短路，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流。措施：對電流實(shí)施實(shí)時(shí)控制。措施：對電流實(shí)施實(shí)時(shí)控制。3. 電流滯環(huán)跟蹤型電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制控制圖圖2-23 電流滯環(huán)跟蹤電流滯環(huán)跟蹤PWM控制逆變器的單相結(jié)構(gòu)控制逆變器的單相結(jié)構(gòu) 將給定電流將給定電流 ir 與輸出與輸出電流電流 if 進(jìn)行比較，電進(jìn)行比較，電流偏差流偏差 超過超過 時(shí)，時(shí)，經(jīng)滯環(huán)控制器經(jīng)滯環(huán)控制器HBC控控制逆變器相應(yīng)相上制逆變器相應(yīng)相上（或下）橋臂的功率（或下）橋臂的功率器件動(dòng)作。器件動(dòng)作。圖中，電流控制器是帶滯環(huán)的比較器，環(huán)寬為圖

29、中，電流控制器是帶滯環(huán)的比較器，環(huán)寬為2 。3. 電流滯環(huán)跟蹤型電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制控制輸出電流與輸出電流與給定值之間給定值之間的偏差保持的偏差保持在在 范圍范圍內(nèi)，在正弦內(nèi)，在正弦波上下作鋸波上下作鋸齒狀變化。齒狀變化。3. 電流滯環(huán)跟蹤型電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制控制電流跟蹤控制的電流跟蹤控制的精度與滯環(huán)的環(huán)寬精度與滯環(huán)的環(huán)寬有關(guān)，有關(guān)，同時(shí)還受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的同時(shí)還受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的制約；制約；當(dāng)環(huán)寬選得較大時(shí)，可降低開關(guān)頻率，但當(dāng)環(huán)寬選得較大時(shí)，可降低開關(guān)頻率，但電流波形失真較多，諧波分量高；電流波形失真較多，諧波分量高；如果環(huán)寬太小，電流波形雖然較好，卻使如

30、果環(huán)寬太小，電流波形雖然較好，卻使開關(guān)頻率增大了；開關(guān)頻率增大了；應(yīng)在充分利用器件開關(guān)頻率的前提下，選應(yīng)在充分利用器件開關(guān)頻率的前提下，選擇盡可能小的環(huán)寬。擇盡可能小的環(huán)寬。3. 電流滯環(huán)跟蹤型電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制控制 電流滯環(huán)跟蹤控制方法的特點(diǎn)：電流滯環(huán)跟蹤控制方法的特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，電流響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡單，電流響應(yīng)快，輸出電壓波形中不含特輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波分量定頻率的諧波分量 。調(diào)速時(shí)，只需改變電流給定信號(hào)的頻率，無需進(jìn)調(diào)速時(shí)，只需改變電流給定信號(hào)的頻率，無需進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。行電壓調(diào)節(jié)。 o 功率器件的開關(guān)頻率變化大，功率器件的開關(guān)頻率變化大，不利于功率器件的不利于功率器件的

31、安全工作。安全工作。 3. 電流滯環(huán)跟蹤型電流滯環(huán)跟蹤型PWM控制控制 固定開關(guān)頻率的電流跟蹤固定開關(guān)頻率的電流跟蹤PWM控制技術(shù)控制技術(shù) 圖圖2-25 固定開關(guān)頻率的電流跟蹤固定開關(guān)頻率的電流跟蹤PWM控制原理圖控制原理圖if F/VuT-+-ir*TuAFR4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 問題的提出問題的提出經(jīng)典的經(jīng)典的SPWM控制主要著眼于使變頻器的輸出控制主要著眼于使變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波；電壓盡量接近正弦波；電流滯環(huán)跟蹤控制電流滯環(huán)跟蹤控制則直接則直接控制輸出電流控制輸出電流，使之，使之在正弦波附近變化，這就比只要求正弦電壓前在正弦波附近變化，這

32、就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步；進(jìn)了一步； 然而交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終然而交流電動(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)氣隙空間形成目的是在電動(dòng)機(jī)氣隙空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 如果把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，如果把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，按照產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工按照產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤磁鏈跟蹤PWM控制控制”。 下面的討論將表明，下面的討論將表明，磁鏈

33、的軌跡是交替磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又，所以又稱稱“電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM，Space Vector PWM）控制）控制”。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制空間矢量的定義空間矢量的定義交流電動(dòng)機(jī)繞組的電交流電動(dòng)機(jī)繞組的電壓、電流、磁鏈等物壓、電流、磁鏈等物理量都是隨時(shí)間變化理量都是隨時(shí)間變化的，如果再考慮到它的，如果再考慮到它們所在繞組的空間位們所在繞組的空間位置，如圖所示，可以置，如圖所示，可以定義為空間矢量定義為空間矢量uA0， uB0 ， uC0 。定子電壓空間矢量：定子電壓空間矢量：u

34、A0 、 uB0 、 uC0 的方向的方向始終處于各相繞組的軸線始終處于各相繞組的軸線上，而大小則隨時(shí)間按正上，而大小則隨時(shí)間按正弦規(guī)律脈動(dòng)，時(shí)間相位互弦規(guī)律脈動(dòng)，時(shí)間相位互相錯(cuò)開的角度也是相錯(cuò)開的角度也是120。合成空間矢量：合成空間矢量：由三相定由三相定子電壓空間矢量相加合成子電壓空間矢量相加合成的空間矢量的空間矢量 us 是一個(gè)旋是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值是每相電壓值的是每相電壓值的3/2倍。倍。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制合成空間矢量合成空間矢量 us 用公式表示，則有用公式表示，則有 （2-14） 3/4CO3/2BOAOjj

35、seueuuuuAO、uBO、uCO是角頻率為是角頻率為 1的的三相對稱正弦波電壓，電壓矢量三相對稱正弦波電壓，電壓矢量uS是以角頻率是以角頻率 1按逆時(shí)針方向勻按逆時(shí)針方向勻速旋轉(zhuǎn)的空間矢量。而空間矢量速旋轉(zhuǎn)的空間矢量。而空間矢量uS在三相坐標(biāo)軸（在三相坐標(biāo)軸（A，B，C）上）上的投影就是對稱的三相正弦量。的投影就是對稱的三相正弦量。 4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 用合成空間矢量表示的定子電壓方程式為用合成空間矢量表示的定子電壓方程式為tRddssssIu式中式中us 定子三相電壓合成空間矢量；定子三相電壓合成

36、空間矢量； Is 定子三相電流合成空間矢量；定子三相電流合成空間矢量；s 定子三相磁鏈合成空間矢量。定子三相磁鏈合成空間矢量。 （2-15） 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不是很低時(shí)，定子電阻壓當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不是很低時(shí)，定子電阻壓降在式（降在式（2-15）中所占的成分很小，可忽略）中所占的成分很小，可忽略不計(jì)，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢不計(jì)，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為量的近似關(guān)系為 t ddssu （2-16） t dssu（2-17） 或 4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 當(dāng)電動(dòng)機(jī)由三相平衡正弦當(dāng)電動(dòng)機(jī)由三相平衡

37、正弦電壓供電時(shí)，電壓供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子磁鏈幅電動(dòng)機(jī)定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，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)軌跡呈圓形磁鏈?zhǔn)噶宽敹说倪\(yùn)動(dòng)軌跡呈圓形（一般簡稱為（一般簡稱為磁鏈圓磁鏈圓）。這樣的）。這樣的定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量可用下式表示。定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量可用下式表示。t1jmse（2-18） 其中其中 m是磁鏈?zhǔn)谴沛渟的幅值，的幅值， 1為其旋轉(zhuǎn)角速度。為其旋轉(zhuǎn)角速度。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 由式（由式（2-16）和式（）和式（2-18）可得）可得)2( jm1jm1jms111eej)e(ddttttu（2-19） 上式表明，上式

38、表明，當(dāng)磁鏈幅值一定時(shí)，當(dāng)磁鏈幅值一定時(shí)，us的大小的大小與與 1（或供電電壓頻率）成正比，其方向（或供電電壓頻率）成正比，其方向則與磁鏈?zhǔn)噶空?，即磁鏈圓的切線方向則與磁鏈?zhǔn)噶空?，即磁鏈圓的切線方向， 磁鏈軌跡與電壓空間矢量運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系磁鏈軌跡與電壓空間矢量運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系 如圖所示，如圖所示，當(dāng)磁鏈?zhǔn)府?dāng)磁鏈?zhǔn)噶吭诳臻g旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，電量在空間旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運(yùn)動(dòng)的切線方向運(yùn)動(dòng)2 弧度，弧度，其軌跡與磁鏈圓重合其軌跡與磁鏈圓重合。 這樣，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁這樣，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡問題就可場的軌跡問題就可轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量的運(yùn)為電壓空間矢量的運(yùn)

39、動(dòng)軌跡問題動(dòng)軌跡問題。 三相逆變器的開關(guān)狀態(tài)表三相逆變器的開關(guān)狀態(tài)表電壓空間矢量圖電壓空間矢量圖v以以u(píng)0，u1，u2 u7分分別表示別表示8個(gè)工作狀態(tài)對個(gè)工作狀態(tài)對應(yīng)的電壓空間矢量，應(yīng)的電壓空間矢量，在復(fù)平面上可以得到在復(fù)平面上可以得到如圖如圖2-28所示的電壓空所示的電壓空間矢量圖。其中，間矢量圖。其中，u0和和u7對應(yīng)著電動(dòng)機(jī)三對應(yīng)著電動(dòng)機(jī)三相繞組電壓為零，故相繞組電壓為零，故稱為零矢量。稱為零矢量。 (010)C(001)( (011)（101）(100)(110)1u2u3u4u5u6uReAImB圖圖2-28 電壓空間矢量圖電壓空間矢量圖4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVP

40、WM）控制）控制 對于六脈波的逆變器，在其輸出的每對于六脈波的逆變器，在其輸出的每個(gè)周期中個(gè)周期中6 種有效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。種有效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。逆變器每隔逆變器每隔 /3 時(shí)刻就切換一次工作狀態(tài)時(shí)刻就切換一次工作狀態(tài)（即換相），而在這（即換相），而在這 /3 時(shí)刻內(nèi)則保持不變。時(shí)刻內(nèi)則保持不變。 v 隨著逆變器工作狀態(tài)的切換，電壓空隨著逆變器工作狀態(tài)的切換，電壓空間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn)間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn) /3 ，直到一個(gè)周期結(jié)束。直到一個(gè)周期結(jié)束。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 這樣，在一個(gè)周這樣，在一個(gè)周期中期中 6 個(gè)電壓

41、空間個(gè)電壓空間矢量共轉(zhuǎn)過矢量共轉(zhuǎn)過 2 弧弧度，形成一個(gè)封閉度，形成一個(gè)封閉的正六邊形，如圖的正六邊形，如圖所示。所示。 圖圖2-29 六脈波逆變器供電時(shí)電壓空六脈波逆變器供電時(shí)電壓空間矢量與磁鏈?zhǔn)噶块g矢量與磁鏈?zhǔn)噶?. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 在在 /3 所對應(yīng)的時(shí)間所對應(yīng)的時(shí)間 t 內(nèi)，內(nèi)，施加施加 u1的結(jié)果是使定子磁鏈的結(jié)果是使定子磁鏈 1 產(chǎn)生一個(gè)增量產(chǎn)生一個(gè)增量 1，其幅值與其幅值與|u1|成正比，方向與成正比，方向與u1一致，最后得一致，最后得到新的磁鏈，而到新的磁鏈，而 11 ut可見，在任何時(shí)刻，所產(chǎn)生的磁鏈增量的方向決定可見，在任何時(shí)刻，所產(chǎn)

42、生的磁鏈增量的方向決定于所施加的電壓，其幅值則正比于施加電壓的時(shí)間。于所施加的電壓，其幅值則正比于施加電壓的時(shí)間。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 如果如果 u1 的作用時(shí)間的作用時(shí)間 t 小于小于 /3 ，則，則 i 的的幅值也按比例地減小。幅值也按比例地減小。 依此類推，可以寫成依此類推，可以寫成 的通式的通式iiutii1i6 , 2 , 4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 總之，在一個(gè)總之，在一個(gè)周期內(nèi)，周期內(nèi)，磁鏈空間磁鏈空間矢量的尾部在矢量的尾部在O點(diǎn)，點(diǎn)，其頂端的運(yùn)動(dòng)軌跡其頂端的運(yùn)動(dòng)軌跡也就是也就是6個(gè)電壓空個(gè)電壓空間矢量所圍

43、成的正間矢量所圍成的正六邊形。六邊形。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 我們可以得到的結(jié)論是：我們可以得到的結(jié)論是： 如果交流電動(dòng)機(jī)由常規(guī)的六脈波逆變器如果交流電動(dòng)機(jī)由常規(guī)的六脈波逆變器供電，磁鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場。供電，磁鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場。這這顯然不象在正弦波供電時(shí)所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)顯然不象在正弦波供電時(shí)所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場那樣能使電動(dòng)機(jī)獲得勻速運(yùn)行。磁場那樣能使電動(dòng)機(jī)獲得勻速運(yùn)行。 如果想獲得更多邊形或逼近圓形的旋轉(zhuǎn)如果想獲得更多邊形或逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，就必須在每一個(gè)期間內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)工作磁場，就必須在每一個(gè)期間內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)工作狀態(tài)，以形成更多的相位不

44、同的電壓空間矢狀態(tài)，以形成更多的相位不同的電壓空間矢量。量。 ？4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 逆變器的電壓空間矢量雖然只有逆變器的電壓空間矢量雖然只有8個(gè)，但可以利用現(xiàn)代電力電子器件個(gè)，但可以利用現(xiàn)代電力電子器件開關(guān)頻率高的優(yōu)勢，將已有的開關(guān)頻率高的優(yōu)勢，將已有的8個(gè)電個(gè)電壓空間矢量進(jìn)行壓空間矢量進(jìn)行線性組合線性組合，獲得更多，獲得更多的與的與u1 u6相位不同的等幅不同相的相位不同的等幅不同相的電壓空間矢量，從而電壓空間矢量，從而用盡可能多的多用盡可能多的多邊形磁鏈軌跡逼近理想的圓形磁場邊形磁鏈軌跡逼近理想的圓形磁場。 4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（S

45、VPWM）控制）控制 如果要逼近圓形，如果要逼近圓形，可以增加切換次數(shù)，可以增加切換次數(shù)，設(shè)設(shè)想磁鏈增量由圖中的想磁鏈增量由圖中的 11 ， 12 ， 13 ， 14 這這4段組成。這時(shí)，段組成。這時(shí)，每段施加的電壓空間矢每段施加的電壓空間矢量的相位都不一樣，可量的相位都不一樣，可以用以用基本電壓矢量線性基本電壓矢量線性組合組合的方法獲得。的方法獲得。 ur1u2 20 0211412圖圖2-31 電壓空間矢量控制時(shí)的磁電壓空間矢量控制時(shí)的磁鏈增量軌跡鏈增量軌跡4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v (010)C(001)( (011)（101）(100)(110)1u

46、2u3u4u5u6uReAImB圖圖2-28 電壓空間矢量圖電壓空間矢量圖4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v設(shè)在原設(shè)在原u1狀態(tài)結(jié)束后，期望狀態(tài)結(jié)束后，期望在時(shí)間在時(shí)間T0內(nèi)電壓空間矢量內(nèi)電壓空間矢量ur1起作用，并有起作用，并有ur1=u1。圖。圖中中采用部分采用部分u1矢量和部分矢量和部分u2矢量求和得到矢量矢量求和得到矢量ur1，圖中，圖中t1u1/T0和和t2u2/T0分別表示部分別表示部分分u1和部分和部分u2矢量，它們的矢量，它們的合成矢量為合成矢量為ur1。ur1與與u1和和u2相位均不同，而幅值相同。相位均不同，而幅值相同。 ur1r1u2 2u1

47、1202uTt0101uTt圖圖2-30 電壓空間矢量的線性電壓空間矢量的線性組合組合4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v新的電壓矢量新的電壓矢量ur1產(chǎn)生產(chǎn)生的磁鏈增量的磁鏈增量 l1 = ur1 T0。v在下一個(gè)在下一個(gè)T0期間，仍選期間，仍選用用u1和和u2的線性組合，的線性組合，但兩者的作用時(shí)間與前但兩者的作用時(shí)間與前一區(qū)間不同，這樣就可一區(qū)間不同，這樣就可以獲得與以獲得與ur1相位不同相位不同的電壓矢量的電壓矢量ur2，相應(yīng)，相應(yīng)的磁鏈增量為的磁鏈增量為 l2，）ur1u2 20 0211412圖圖2-31 電壓空間矢量控制時(shí)的磁電壓空間矢量控制時(shí)的磁鏈增量

48、軌跡鏈增量軌跡4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v在式（在式（2-21）中，）中，u0的幅值為零，故：的幅值為零，故： 0212111002010r1TttttttTdtdtdtdtuuuu（2-21） 22110r1ttTuuuur1r1u2 2u1 1202uTt0101uTt圖圖2-30 電壓空間矢量的線性組合電壓空間矢量的線性組合4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v零矢量的作用時(shí)間為零矢量的作用時(shí)間為 21070ttTtt-一般取一般取 )(2121070ttTtt-各電壓矢量的作用次序要遵循以下的原各電壓矢量的作用次序要遵循以下的原則：則：任意一次電壓矢量的變化只能有一任意一次電壓矢量的變化只能有一個(gè)橋臂的開關(guān)動(dòng)作，表現(xiàn)在二進(jìn)制矢量個(gè)橋臂的開關(guān)動(dòng)作，表現(xiàn)在二進(jìn)制矢量表示中只有一位變化，以滿足最小開關(guān)表示中只有一位變化，以滿足最小開關(guān)損耗。損耗。 4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制 由電機(jī)學(xué)原理