SVPWM原理及其實(shí)現(xiàn)

1、1 1、SVPWMSVPWM 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(spacePWM(spacevectorPWMvectorPWM, ,SVPWM)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 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

2、在繞組的空間位置，可以定義為空間矢量。A A、B B、C C 分別表示在空間靜止的電動(dòng)機(jī)定子三相繞組的軸線，它們?cè)诳臻g互差 2pi/3,2pi/3,三相定子相電壓 UAO、UBO、UCO分別加在三相繞組上，可以定義三個(gè)定子電壓空間矢量U-、UBO、U0。三相合成矢量：.j,j2Us=UAO+UBO+UCO=kuAO+kuBOe+kuCOe 當(dāng)定子相電壓 UAO、UBO、U。為三相平衡正弦電壓時(shí)，三相合成矢量Us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Us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

3、電流和磁鏈的空間矢量 1 1$和,$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 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，即得用合成空間矢量表示的定子電壓方程式d1-sus:Rsisdt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dsUs二dts=usdts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)矢量為丁丁j（、it：

4、）s-se e式中：s-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Us該式表明，磁鏈的幅值s等于電壓與頻率之比丁，us的方向與,1usd，、：j（，1t，）、一（一se）dtj.ej(1t”=ej1se1sej(”t一)2磁鏈?zhǔn)噶恐衧正交，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) 2pi2pi 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)題就可轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量的運(yùn)動(dòng)軌跡問(wèn)題。圖在 PagePage1361364 4、PWMPWM 逆變器基本輸出電壓矢量PWMPWM 的逆變器共有八種

5、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UiU6,幅值為直流電壓的Rd 倍,在空間上,3JI互差一，另兩個(gè)為零矢量 u0u0 和 u7.u7.3SASBSCUAUBUCUsU0U00 00 00 0Ud2Ud2Ud20 0U1U11 10 00 0Ud2_U_2_Ud2序U2U21 11 10 0Ud2Ud2U2U3U30 01 10 0_/2Ud2_Ud2U4U40 01 11 1_U_2Ud2Ud2U5U50 00 01 1_U_2_U_2Ud2U6U61 10 01 1Ud2Ud2Ud20戶U7U71 11 11 1Ud2Ud2Ud20 05 5、期望電壓矢量合成每個(gè)有效

6、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 PWPWM M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 PWMPWM 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,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

7、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(kāi)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 VrefVref 為例，如圖 2-3,2-3,合成該向量最直接的方式就是將其表示為 U4U4 與 U6U6 的向量和:ITTITTIT由正弦定理可以計(jì)算的 T1T1 和 T2T2 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 SVPWMSVPWM 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。PagePage141141第二部分：SVPWMSVPWM 的實(shí)現(xiàn)SVPWMSVPWM 的法則推導(dǎo)分析可以歸納 SVPWMSVPWM 算法的基本步驟為：(1)(1)參考電壓向量 UrefUref 在扇區(qū)的判斷；(2)(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)(3)確定各電壓空間矢量的切換點(diǎn)。1 1、參考電壓矢量 VrefVref 扇區(qū)判斷SVPWMSVPWM 控制算法第一步是判斷由 UdUd 和 UqUq 所決定的空間電壓矢量