SVPWM原理及其實現(xiàn)

1、1 1、SVPWMSVPWM 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(spacePWM(spacevectorPWMvectorPWM, ,SVPWM)SVPWM)控制”矢量：既有大小又有方向的量。一般來說，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

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機定子三相繞組的軸線，它們在空間互差 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，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(dāng)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

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d1-sus:Rsisdt當(dāng)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dsUs二dts=usdts當(dāng)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?zhǔn)噶宽敹说倪\動軌跡呈圓形（簡稱磁鏈園）。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，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運動 2pi2pi 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 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有效

6、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(yuǎn)，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 PWPWM M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 PWMPWM 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,pi/3,當(dāng)期望輸出電壓矢量落在某個扇區(qū)內(nèi)時，就用與

7、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由正弦定理可以計算的 T1T1 和 T2T2 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 SVPWMSVPWM 的工作原理，下面通過一個例子來形象的說明一下。PagePage141141第二部分：SVPWMSVPWM 的實現(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)基本矢量在各個扇區(qū)中作用時間的求解計算；(3)(3)確定各電壓空間矢量的切換點。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