svpwm空間矢量控制原理及詳細計算

空間矢量控制（svpwm）（1）模型等效原則：眾所周知，交流電機三相對稱的靜止繞組A、B、C，通以三相平衡的正弦電流時，所產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速w1（即電流的角頻率）順著A-B-C的相序旋轉(zhuǎn)。這樣的物理模型如圖1-1a所示。然而，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要三相不可，除單相以外，二相、三相、四相、……等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，當然以兩相最為簡單。1整理課件圖1-1b中繪出了兩相靜止繞組a和b，它們在空間互差90°，通以時間上互差90°的兩相平衡交流電流，也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢F。。再看圖1-1c中的兩個互相垂直的繞組M和T，通以直流電流Mi和Ti，產(chǎn)生合成磁動勢F，如果讓包含兩個繞組在內(nèi)的整個鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則磁動勢F自然也隨之旋轉(zhuǎn)起來，成為旋轉(zhuǎn)磁動勢。把這個旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖1-1a一樣，那么這三套繞組就等效了。（2）三相--兩相變換（3S/2S變換）在三相靜止繞組A、B、C和兩相靜止繞組a、b之間的變換，簡稱3S/2S變換。其電流關(guān)系為＝（3）兩相—兩相旋轉(zhuǎn)變換（2S/2R變換）同步旋轉(zhuǎn)坐標系中軸向電流分量與a,b,o坐標系中軸向電流分量的轉(zhuǎn)換關(guān)系為=2整理課件3整理課件可以推導出，三相逆變器輸出的相電壓矢量[Uu、Uv、Uw]T與開關(guān)狀態(tài)矢量[a、b、c]T的關(guān)系為：

將上式代入電壓空間矢量公式：Uout=得到相應(yīng)逆變器工作模式與輸出電壓的關(guān)系，如下表=4整理課件5整理課件逆變器工作于開關(guān)狀態(tài),輸出電壓不可能是連續(xù)變化的,所以和逆變器輸出電壓相對應(yīng)的電壓空間矢量也不可能連續(xù)變化在空間矢量調(diào)制中,可以引入“一個時間間隔內(nèi)的平均電壓空間矢量uav”這一概念,并設(shè)法使平均電壓空間矢量在復數(shù)平面以不變的長度恒速旋轉(zhuǎn),即可得到SVPWM脈寬調(diào)制波形。為了形成這個uav,可將每個TI分成4個階段,各個階段中逆變器的電壓空間矢量可依次為u0、u1、u2、u7,也可以是u7、u2、u1、u0。因為每個TI中,uav對時間的積分應(yīng)等于逆變器輸出電壓空間矢量對時間的積分,即可得出:uavTI=u0t0+u1t1+u2t2+u7t7式中,TI=t0+t1+t2+t7;t0、t1、t2、t7、為u0、u1、u2、u7停留的時間。因為u0=u7=0,所以:uav=u1+u26整理課件由圖中的三角關(guān)系可得到:U1=式中,Uav為矢量uav的長度;U1為矢量u1的長度,U1=TIsin(θ)由此可得出:t1=同理,t2=sin(60°-θ)7整理課件t0+t7=TI-(t1+t2)=TI-tm式中,tm為有效調(diào)制時間。若uav位于其他扇區(qū),計算公式相仿,只要把公式中u1、u2換成該扇區(qū)邊界上的電壓矢量就可以了。扇區(qū)時,可得三相脈寬時間為:tA=2(t1+t2+t7)tB=2(t2+t7)tC=2t7將式7、式8和式9代入上式,并考慮到t0=t7,可得:tA=KTI『sin(60°-θ)+sinθ』+TItB=KTI『-sin(60°-θ)+sinθ』+TItc=KTI『-sin(60°-θ)-sinθ』+TIK=8整理課件2算法分析

SPWM生成原理采用對稱規(guī)則采樣Ⅱ法,如2所示。

T2=

(1+Msinω1te)(1)式中,te為采樣時間,間隙時間為:t1=t3=(Tc-T2)(2)上式中,Tc為一個載波周期時間,M=UM/UC,是調(diào)制深度系數(shù),UM為調(diào)制波幅值,UC為載波幅值。可推廣到任一調(diào)制函數(shù)u(t)。9整理課件采用對稱規(guī)則采樣法時的脈寬間為:

t=（1+）將tA、tB、tC代入上式(注:2TI=Tc)得平均電壓矢量位于第一扇區(qū)時隱含調(diào)制函數(shù)為:uyA=Kcos(θ-30°)uyB=3Ksin(θ-30°)uyC=-Kcos(θ-30°)通過這些基本的空間矢量可以將整個空間劃分成6個扇區(qū)。考慮圖中所示的空間電壓矢量Uout，可以由SUa、SUb表示其在靜止坐標系中的α軸，β軸上的分量?，F(xiàn)以SUa、SUb作為輸入信號，以直流母線電壓DCU作參數(shù)，經(jīng)過計算處理后可得到所需的6路PWM。根據(jù)給定電壓空間矢量在空間三相坐標系的投影的正負可以判斷該電壓空間矢量位于哪個扇區(qū)。當載波幅值UC為1時t=可得:u(te)=-110整理課件因此記：av,bv,cv為其在三相坐標上的投影標量：av=cos60°bv=-

+sin30°cv=-

cos60°-sin30°根據(jù)以上公式，可由以下規(guī)則確定空間電壓矢量所處的扇區(qū)N；N=A+2B