SVPWM工作原理(多種實(shí)現(xiàn)方法)

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1、SVPWM控制學(xué)習(xí)SVPWM學(xué)習(xí)報(bào)告版次時(shí)間作者主要學(xué)習(xí)內(nèi)容備注初版2011.11.04杜興樂SVPWM控制的具體實(shí)現(xiàn)經(jīng)典的SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及電流的輸出波形。然而交流電動(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。SVPWM控制是把逆變器和交流電機(jī)視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來控制逆變器的工作，其控制效果更好。下面對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)分析和闡述。1.SVPWM控制原理如圖1，可以定義三個(gè)定子電壓空間矢量uA,uB,uC，使它們的方向始終處于各相繞組的軸線上，而大小則隨時(shí)間

2、按正弦規(guī)律脈動(dòng)，時(shí)間相位互相錯(cuò)開的角度也是120o，如式1-1?？梢宰C明，三相定子電壓空間矢量的合成空間矢量us是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值不變，是每相電壓值的3/2倍，并以電源角頻率ω進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。?UAt)(?Umcos(?t)??UBt)(?Umcos(?t?2?)3/（式1-1）?Ut)(?Ucos(?t?2?)3/?Cmj2?3/j4?3/3j?tUs?U?Ue?Ue?UeABCm21SVPWM控制學(xué)習(xí)圖2三相逆變器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖如圖2，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，定義開

3、關(guān)函數(shù)Sx(x=a、b、c)為：?1上橋臂導(dǎo)通Sx???0下橋臂導(dǎo)通(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)。圖3電壓空間矢量分布圖如圖3，把逆變器的一個(gè)工作周期用6個(gè)電壓空間矢量劃分為6個(gè)區(qū)域，稱為扇區(qū)，如圖所示的Ⅰ、Ⅱ、…、Ⅵ，每個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)的時(shí)間均為π/3。非零矢量的幅值(相電壓幅值)相同（模長(zhǎng)為2Udc/3），相鄰的矢量間隔為60°，而兩個(gè)零矢量幅值為零，位于中心。在每一個(gè)扇區(qū)，選擇相鄰的兩個(gè)電壓矢量以

4、及零矢2SVPWM控制學(xué)習(xí)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：Uref*T?Ux*Tx?Uy*Ty?U0*T0其中，Uref為期望電壓矢量；T為采樣周期；Tx、Ty、T0分別為對(duì)應(yīng)兩個(gè)非零電壓矢量Ux、Uy和零電壓矢量U0在一個(gè)采樣周期內(nèi)的作用時(shí)間。由于三相正弦波電壓在電壓空間向量中合成一個(gè)等效的旋轉(zhuǎn)電壓，其旋轉(zhuǎn)速度是輸入電源角頻率，等效旋轉(zhuǎn)電壓的軌跡將是如圖3所示的圓形。所以要產(chǎn)生三相正弦波電壓，可以利用以上電壓向量合成的技術(shù)，在電壓空間向量上，將設(shè)定的電壓向量由U4(100)位置開始，每一次增加一個(gè)小增量，每一個(gè)小增量設(shè)定電壓向量可以用

5、該區(qū)中相鄰的兩個(gè)基本非零向量與零電壓向量予以合成，如此所得到的設(shè)定電壓向量就等效于一個(gè)在電壓空間向量平面上平滑旋轉(zhuǎn)的電壓空間向量，從而達(dá)到電壓空間向量脈寬調(diào)制的目的。1.2SVPWM法則推導(dǎo)圖4電壓空間矢量的線性組合如圖4，以第Ⅰ扇區(qū)為例，可得：?T4T6?

6、U

7、cos??

8、U

9、?

10、U

11、cos???軸?ref46?TsTs3?T??

12、U

13、sin??6

14、U

15、sin????????軸ref6?T3?s可以算出：3SVPWM控制學(xué)習(xí)

16、3Uref

17、式中m為SVPWM調(diào)制系數(shù)（調(diào)制比），m=。Ud如果電壓矢量標(biāo)記如圖3所示，則可以總結(jié)歸納如下規(guī)律：式中的K表示第K個(gè)扇區(qū)，

18、Tk和TK+1表示該扇區(qū)的前一個(gè)與后一個(gè)基本電壓矢量。當(dāng)采樣時(shí)間Ts一定時(shí)，T4和T6的作用時(shí)間確定了合成電壓矢量Uref的大小和所處的位置。所需的合成矢量的大小不同，則T4和T6的作用時(shí)間也不同，所以T4+T6的和不一定等于Ts，則余下的時(shí)間只能由零矢量來填補(bǔ)，為了減少功率器件的開關(guān)次數(shù)，一般使U0和U7各占一半時(shí)間，即：T0=T7=（Ts-T4-T6）/2以7段式SVPWM為例：假設(shè)合成電壓矢量Uref在第一扇區(qū)，如圖5所示：圖5第一扇區(qū)的7段式SVPWM如上圖所示，可得：Ta=T4+T6+T7=(T4+T7+Ts)/2Tb=T6+T7=(-T4+T6+Ts

19、)/2（式1-2）Tc=T7=(-T4-T6+Ts)/24SVPWM控制學(xué)習(xí)因?yàn)椋簬?-2式，可得：Ta=（mcos（?-30°）+1）Ts/2Tb=（3msin（?-30°）+1）Ts/2Tc=（1-mcos（?-30°））Ts/2

20、3Uref

21、（式中m=）Ud所以在第一扇區(qū)，A,B,C三相的占空比分別為：Ta=（mcos（?-30°）+1）/2Tb=（3msin（?-30°）+1）/2Tc=（1-mcos（?-30°））/2同理，可求得合成矢量Uref旋轉(zhuǎn)一周所對(duì)應(yīng)的三相PWM占空比為：A相：5SVPWM控制學(xué)習(xí)B相：C相：當(dāng)知道合成電壓矢量Uref所在的

22、扇區(qū)后，即可根據(jù)以上所得