电机控制SVPWM原理

SVPWM控制技术图3三相逆变器-异步电动机调速系统主电路原理图•开关工作状态采用180°导通型，功率开关器件共有8种工作状态，其中6种有效开关状态，2种零状态（这时逆变器没有输出电压）开关函数与开关模式•定义开关函数:•1当上桥臂器件导通时•Si=•0当下桥臂器件导通时•(i=A,B,C)•则每一时刻的us将由此时的三个开关函数值唯一确定,记作us(SA,SB,SC),并称(SA,SB,SC)在不同数值下的组合为变频器的开关模式（开关代码）.开关状态表序号开关状态开关代码1VT6VT1VT21002VT1VT2VT31102VT2VT3VT40104VT3VT4VT50115VT4VT5VT60016VT5VT6VT11017VT1VT3VT51118VT2VT4VT6000（a）开关模式分析•设工作周期从100状态开始，这时VT6、VT1、VT2导通，其等效电路如图所示。各相对直流电源中点的电压幅值为UAO’=Ud/2UBO’=UCO’=-Ud/2O+-iCUdiAiBidVT1VT6VT2•开关控制模式（b）工作状态100的合成电压空间矢量•由图可知，三相的合成空间矢量为u1，其幅值等于Ud，方向沿A轴（即X轴）。•u1存在的时间为/3，之后，工作状态转为110。u1uAO-uCO-uBOABCoojCOjBOAOeUeUUu2401201（c）工作状态110的合成电压空间矢量•和上面的分析相似，合成空间矢量变成图中的u2，它在空间上滞后于u1的相位为/3弧度，存在的时间也是/3。u2uAO’-uCO’uBO’ABC（d）每个周期的六边形合成电压空间矢量随着逆变器工作状态的切换，电压空间矢量的幅值不变，而相位每次旋转/3，直到一个周期结束。在一个周期中6个电压空间矢量共转过2弧度，形成一个封闭的正六边形，如图所示。u1u2u3u4u5u6u7u8图7电压空间矢量的放射形式和6个扇区•电压空间矢量的扇区（Sector）划分•线性组合方法（以在区域I为例说明）图6电压空间矢量的线性组合设在一个换相周期时间T0内，可用两个矢量之和表示由两个矢量线性组合后的新电压矢量us，其相位为。sinjcosss202101suuuuuTtTt（10）•作用时间的确定根据各个开关状态的线电压表达式可以推出020201d0201d0201d3πj0201d3πjd02d01s23j223j213πsinj3πcoseeTtTtTtUTtTtUTtTtUTtTtUUTtUTtu（11）比较式（10）和式（11），令实数项和虚数项分别相等，则d0201s2cosUTtTtud02s23sinUTtu•解t1和t2，得102πsin()33rdtUTUds02sin32UTtu•零矢量的使用换相周期T0应由旋转磁场所需的频率决定，设零矢量u7和u8的作用时间为t7和t8。为了减少功率器件的开关次数，一般使u7和u8各占一半时间，因此)(2121087ttTtt（16）≥0•开关状态顺序原则在实际系统中，应该尽量减少开关状态变化时引起的开关损耗，因此不同开关状态的顺序必须遵守下述原则：每次切换开关状态时，只切换一个功率开关器件，以使开关损耗最小。•T0区间的电压波形图8第Ⅰ扇区内一段T0区间的开关序列与逆变器三相电压波形虚线间的每一小段表示一种工作状态利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简便。采用SVPWM控制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压提高了15%。PWM控制目标•电压正弦波SPWM•电流正弦波CHBPWM•圆形旋转磁场SVPWM•消除指定次数谐波SHEPWM导通开关模式的次序：7-1-2-8-2-1-77u1u2u8uT40T24T26T40T40T26T24T40T7u8u2u1u2．低开关损耗模式SaSbSc7u1u2uT20T24T6T24T20T1u7u①②③④⑤⑥5(001)u3(010)u4(011)u1(100)u6(101)u2(110)uSVPWM在6个扇区的对称调制模式7-5-4-8-4-5-77-1-6-8-6-1-77-1-2-8-2-1-7一个周期T中的开关次数将由6次减少到4次，使开关损耗有所降低。把u8改成u7并移到两边去。MNL2u6u3u4u1udddUONUOMUOL213332最大幅值SVPWM5uO最大圆形SVPWM最大常规SPWMSVPWM比SPWM的直流利用率提高了15.47%max()1.0loutlinUUVIVRC3~MSPWMSVPWM基波相电压幅值基波线电压幅值33333233222loutmdlinlinUUUUU12dU33dU32dUdU对不控整流桥，有2dlinUU即：