svpwm的原理及法則推導(dǎo)和控制算法詳解-展示頁
2025-07-16 12:06本頁面
【正文】 向勻速旋轉(zhuǎn)的空間矢量，合成空間電壓矢量U（t）為一個(gè)幅值恒定、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)速度恒定的一個(gè)空間電壓矢量。設(shè)直流母線側(cè)電壓為Udc，逆變器輸出的三相相電壓為UA、UB、UC，其分別加在空間上互差120176。兩個(gè)矢量的作用時(shí)間在一個(gè)采樣周期內(nèi)分多次施加，從而控制各個(gè)電壓矢量的作用時(shí)間，使電壓空間矢量接近按圓軌跡旋轉(zhuǎn)，通過逆變器的不同開關(guān)狀態(tài)所產(chǎn)生的實(shí)際磁通去逼近理想磁通圓，并由兩者的比較結(jié)果來決定逆變器的開關(guān)狀態(tài)，從而形成PWM 波形。 SVPWM基本原理 SVPWM 的理論基礎(chǔ)是平均值等效原理，即在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)通過對基本電壓矢量加以組合，使其平均值與給定電壓矢量相等。SPWM通過控制開關(guān)器件的關(guān)斷得到正弦的輸入電壓；SVPWM的控制目標(biāo)在于如何獲得一個(gè)圓形的旋轉(zhuǎn)磁場。 SVPWM技術(shù)與SPWM相比較，繞組電流波形的諧波成分小，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低，旋轉(zhuǎn)磁場更逼近圓形，而且使直流母線電壓的利用率有了很大提高，且更易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。1 空間電壓矢量調(diào)制 SVPWM 技術(shù)SVPWM是近年發(fā)展的一種比較新穎的控制方法，是由三相功率逆變器的六個(gè)功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，能夠使輸出電流波形盡 可能接近于理想的正弦波形?？臻g電壓矢量PWM與傳統(tǒng)的正弦PWM不同，它是從三相輸出電壓的整體效果出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)獲得理想圓形磁鏈軌跡。下面將對該算法進(jìn)行詳細(xì)分析闡述。之所以成為矢量控制，是因?yàn)橥ㄟ^SVPWM對晶閘管導(dǎo)通的控制可以得到一系列大小和方向可變的空間電壓矢量，通過對空間電壓矢量進(jìn)行控制，從而得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場。在某個(gè)時(shí)刻，電壓矢量旋轉(zhuǎn)到某個(gè)區(qū)域中，可由組成這個(gè)區(qū)域的兩個(gè)相鄰的非零矢量和零矢量在時(shí)間上的不同組合來得到。逆變電路如圖 28 示。的三相平面靜止坐標(biāo)系上，可以定義三個(gè)電壓空間矢量 UA(t)、UB(t)、UC(t)，它們的方向始終在各相的軸線上，而大小則隨時(shí)間按正弦規(guī)律做變化，時(shí)間相位互差120176。而空間矢量 U(t)在三相坐標(biāo)軸（a，b，c）上的投影就是對稱的三相正弦量。為了實(shí)現(xiàn)對PMSM的控制就需要通過對晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷的控制來使得得到的空間電壓矢量逼近這一旋轉(zhuǎn)電壓矢量。 定子三相繞組通入相電流后，會(huì)產(chǎn)生與實(shí)際相繞組等同的磁動(dòng)勢矢量，3個(gè)軸線圈磁動(dòng)勢矢量合成后即為磁動(dòng)勢矢量fs。為滿足功率不變約束條件（輸入單軸線圈的功率應(yīng)等于輸入原定子三相繞組的功率）。則Fs= 4/pi *1/2*3/2*Ns*Kws1*Is = 4/pi *1/2*Ns*Kws1*(Ia + aIb +a2Ic)由上式可推得 Is = 2/3*(Ia + aIb +a2Ic) 同理 Us= 2/3*(Ua + aUb +a2Uc)圖 28 逆變電路由于逆變器三相橋臂共有6個(gè)開關(guān)管，為了研究各相上下橋臂不同開關(guān)組合時(shí)逆變器輸出的空間電壓矢量，特定義開關(guān)函數(shù) Sx ( x = a、b、c) 為：（230）(Sa、Sb、Sc)的全部可能組合共有八個(gè)，包括6個(gè)非零矢量 Ul(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、和兩個(gè)零矢量 U0(000)、U7(111)，下面以其中一 種開關(guān) 組 合為 例分 析，假設(shè)Sx ( x== a、b、c)= (100)， 此 時(shí) （230）求解上述方程可得：Uan=2Ud /UbN=U d/UcN=Ud /3。其相電壓和線電壓的圖如下所示：圖 29 電壓空間矢量圖其中非零矢量的幅值相同（模長為 2Udc/3），相鄰的矢量間隔 60176。在每一個(gè)扇區(qū)，選擇相鄰的兩個(gè)電壓矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原則來合成每個(gè)扇區(qū)內(nèi)的任意電壓矢量，即：（231）或者等效成下
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