SVPWM原理及其實現(xiàn)

1、1、SVPWM的定義交流電動機需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動機空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。把逆變器和交流電動機視為一體，以圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目的來控制逆變器的工作，這種控制方法稱為“磁鏈跟蹤控制"，磁鏈軌跡的控制是通過交替使用不同的電壓空間矢量來實現(xiàn)的，所以又稱為“電壓空間矢量PWM(spacevectorPWM,SVPWM)控制”矢量：既有大小又有方向的量。一般來說，在物理學中稱作矢量，在數(shù)學中稱作向量。2、空間矢量的定義：交流電動機繞組的電壓、電流、磁鏈等物理量都是隨時間變化的，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、止的電動機定子三相繞組的軸線，它們在空間互差2pi/3,三相定子相電壓Ua。、Ub。、Ue。分別加在三相繞組上，可以定義三個定子電壓空間矢量Uao、Ubo、Uco。三相合成矢量：Us=UAO+Ubo+Uco=kuA0+kuBoejJkUcoej2'當定子相電壓Uao、Ubo、Ueo為三相平衡正弦電壓時，三相合成矢量Us是一個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，當某一相電壓為最大值時，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，若電動機轉(zhuǎn)速已穩(wěn)定，則定子電流和磁鏈的空間矢量Is和里s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)系當異步電動機的三相對稱定子繞組由三相電壓供電時，對每一相都可寫出一個電壓平衡方程式，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當電動機轉(zhuǎn)速不是很低時，定子電阻壓降所占的成分很小，可以忽略不計，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為或s="dt當電動機由三相平衡正弦電壓供電時，電動機定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈矢量頂端的運動軌跡呈圓形（簡稱磁鏈園）。定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量為式中：中s-定子磁鏈矢量幅值；中-定子磁鏈矢量的空間角度；對上式求導(dǎo)得us該式表明，磁鏈的幅值甲s等于電壓與頻率之比缶，Us的方向與1磁鏈矢量中s正

4、交，即為磁鏈圓的切線方向，當磁鏈矢量在空間旋轉(zhuǎn)一周時，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運動2pi弧度，若將電壓矢量的參考點放在一起，則電壓矢量的軌跡也是一個圓。因此，電動機旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡問題就可轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量的運動軌跡問題。圖在Page1364、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。其中六個有效工作矢量U1U6,幅值為直流電壓的加倍,在空間上TL互差X,另兩個為零矢量u0和u7.U00000U1100U2110U3010U4011U5001U6101U711105、期望電壓矢量合成每個有效工作矢量在一個周期內(nèi)只作用一次的的方式只能生成正六邊

5、形的旋轉(zhuǎn)磁場，與正弦波供電時所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場相差甚遠，六邊形旋轉(zhuǎn)磁場帶有較大的諧波分量，這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的脈動。要獲得更多邊形或接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，就必須有更多的空間位置不同的電壓矢量以供選擇，但是PWM逆變器只有八個基本電壓矢量，所以我們可以用這八個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。按六個有效工作矢量將電壓空間矢量分為對稱的六個扇區(qū)，每個扇區(qū)對應(yīng)pi/3,當期望輸出電壓矢量落在某個扇區(qū)內(nèi)時，就用與期望輸出電壓矢量相鄰的兩個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開

6、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：由正弦定理可以計算的T1和T2的作用時間，剩下的時間有零矢量來填補。通過以上分析可以理解SVPWM的工作原理，下面通過一個例子來形象的說明一下。Page141第二部分：SVPWM的實現(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)基本矢量在各個扇區(qū)中作用時間的求解計算；(3)確定各電壓空間矢量的切換點。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)，具等價條件為：式(2-17)再