SPWM与SVPWM之比较

SPWM与SVPWM之比较班级：学号：姓名：SPWM原理正弦PWM的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的.正弦波波形产生的方法有很多种,但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种.第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小,所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波,显然输出电压高于前者,但对于微处理器来说,增加了数据处理量当载波频率较高时,对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的,它兼顾了前两种方法的优点.SPWM虽然可以得到三相正弦电压,但直流侧的电压利用率较低,最大是直流侧电压的倍,这是此方法的最大的缺点.SPWM算法SPWM脉冲生成原理如图所示。将一个正弦信号作为基准调制波,与一个高频等腰三角载波进行比较,得到一个等距、等幅但宽度不同的脉冲序列。脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时,脉冲的宽度也最大,而脉冲间的间隔则最小；反之,当正弦值较小时,脉冲的宽度也小,而脉冲间的间隔则较大,这就是SPWM脉冲。用6个SPWM脉冲序列分别控制6个IGBT导通或者截至,便能在三相定子绕组上得到交流信号,从而驱动PMSM运转。SVPWM原理电压空间矢量PWM(SVPWM)的出发点与SPWM不同,SPWM调制是从三相交流电源出发,其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源.而SVPWM是将逆变器和电动机看成一个整体,用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量,建立逆变器功率器件的开关状态,并依据电机磁链和电压的关系,从而实现对电动机恒磁通变压变频调速.若忽略定子电阻压降,当定子绕组施加理想的正弦电压时,由于电压空间矢量为等幅的旋转矢量,故气隙磁通以恒定的角速度旋转,轨迹为圆形.SVPWM比SPWM的电压利用率高15%,这是两者最大的区别,但两者并不是孤立的调制方式,典型的SVPWM是一种在SPWM的相调制波中加入了零序分量后进行规则采样得到的结果,因此SVPWM有对应SPWM的形式.反之,一些性能优越的SPWM方式也可以找到对应的SVPWM算法,所以两者在谐波的大致方向上是一致的,只不过SPWM易于硬件电路实现,而SVPWM更适合于数字化控制系统.SVPWM算法图1中,开关矢量[abc]T共有8种取值,即6个IGBT的开关状态的组合一共有8个,这8种开关组合决定了8个基本空间矢量,如图3所示。将两个相邻的基本空间矢量U0和U60所包围的电压Uout映射到和轴｛6-8｝上,得到式1,其中T表示一个PWM周期时间长度,T1和T2分别是在一个周期时间T中基本空间矢量U0和U60各自的作用时间,T是零矢量在一个周期中的作用时间,T0+T1+T2=T。如果定义式2,则可以得到每个扇区中包围这个扇区的两个基本矢量在一个PWM周期中的作用时间T1和T2｛9-10｝,如表1所示。对于式3,定义3个变量a,b,c,如果Vref10,则a=1,否则a=0;如果Vref20,则b=1,否则b=0;如果Vref30,则c=1,否则c=0。设N=4c+2b+a,则很容易得到N与扇区数sector的对应关系,如表1。为了保证三相桥臂在一个PWM周期中导通的占空比,所应设置的比较值分别定义为Tcm1,Tcm2和Tcm3,并定义式4,则N与扇区数sector及Tcm1,Tcm2和Tcm3的关系如表1所示。将Tcm1,Tcm2和Tcm3与设置为连续增/减模式的DSP芯片定时器进行比较后得到PWM脉冲,控制图1中的3个桥臂的通断,从而在PMSM的3相定子绕组产生相位差为120°的正弦波形电流,形成圆形磁场,驱动电机运转。