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《永磁同步电机空间矢量调制原理与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、空间矢量调制原理与设计3.3.1空间矢量调制原理空间矢量调制技术（SVPWM）是从电机的角度出发，在电机坐标变换理论和电机统一理论的基础上建立电机数学模型，通过逆变器不同开关状态的变化，使电机的实际磁链最大限度的逼近理想磁链阏。SVPWM的形成是在20世纪80年代，徳国科学家H.W.Vanderbroeck博士在脉宽调制中引入了空间矢量技术，其目标是利用逆变器在不同开关状态下产生的八个基本电压空间矢量（两个零电压空间矢量和六个非零电压空间矢量）合成所需要的电压空间矢量。其主要的思想是在一个PWM周期内，选择相邻的两个非零电压矢量和零电压
2、矢量，通过合理分配电压矢量的工作时间来合成所需的参考电压空间矢量。跟直接的正弦波调制技术相比，采用SVPWM算法的逆变器输出电压谐波小，畸变少，从而定子绕组中的电流谐波也少，具有较高的直流电压利用率。SVPWM的控制方案有三个部分，即三相电压的区间分配、空间矢量的合成和控制算法，一般来说，SVPWM的算法主要根据以下步骤完成：（1）判断参考空间电压矢量的所处扇区；（2）计算所在扇区的开关空间电压矢量的工作时间；（3）根据电压矢量工作时间合成PWM信号。木文将三相逆变器及永磁同步电机结合起来分析SVPWM算法的原理，如图2-3所示。其输出
3、电压由三对功率开关器件控制开通，由于逆变器的上桥臂和下桥臂开关状态互补，因此可以用a、b、c三个功率器件的开关状态来描述逆变器的工作状态，共有八种组合，分别对应着八种开关模式下的线电压和相电压，如表2-1所示，其中1代表功率器件的开状态，0代表关状态。与三和电压对应的ot-P坐标系下的方程为一2r,-i1"2~2uBUq~3LPA2_Pc_阁2-3三相逆变器及负载结构图表2-1中所列的usa、us（5电压值为基木空间矢量的a、P分量，其对应着是开关管的开关信号（a，b，c）。根据8种开关序列所产生的2个零电压空间矢量和6个非零棊本电压空
4、间矢量可以得到如图2-4所示的SVPWM空间电压矢量阁。表2-1功率器件不同开关模式下的相电压和线电压和空间矢量abcU，Uc矢谊00000000000001-2人/30-U*-C/J3lh0102^/3-么/3U*0U2011-叭/34/3^/30-2CZ*/301002^/3-L/30A/30101-2^/3人/30-czJx/5A1100ll611100000000U7pnix»礓niV
5、x4图2-4SVPWM空间电压矢量图SVPWM技术将参考电压Uout分解出来的两相静止坐标分量合成对应的主矢量，并获得其相应的开关状态。对于任意
6、小的周期T,Uout与逆变器输出平均值相等。如阁2-5所示，以第一扇区为例，用零矢量和最近的两个相邻有效矢量U4、U6合成参考矢量Uout,图中0表示Uout和U4之间所成的角度，得到:UoutTs=UAT^U,T^U,T,Ts=T^T6^T0式（2-18）中，Ts—PWM周期；T4—U4工作时间；T6—U6工作时间；TO—U0或者U7工作时间。由图2-5,根据三角关系得：T4=^UoulTssm^-0）/UdcT6=^UolllTssm3/U(,由r4+r6sr,得udcV3cos(—-0)图2-5电压空间矢量在扇区I中的合成图3.3
7、.2空间矢量调制的算法设计将Uout在静止坐标系上的分量Ua和Up以及PWM周期T作为可以实吋调制SVPWM的输入信号。(1)判断矢量Uout所处的扇区根据对Vrefl、Vref2、Vref3的极性分析，获取当前合成参考电压所处的扇lx：a)如果Vrefl〉0，那么A=l，否则A=0；b)如果Vre£2〉0，那么B=l,否则B=0；c)如果Vref3〉0,那么C=l,否则C=0；定义：M=A+2B+4C,表2-2为计算出的M与Uout所处扇区关系。表2-2M和扇区号的对应关系M123456扇区号HVI置IVIIIV(2)相邻两矢量工作时
8、间的确定X=^3U,TS/Udc定义：/=3<3Z=^2U^2U/i)TJUdc对于不同的扇区，可以根据各自的工作时间Tx、Ty值，计算得到各个扇区所对应的工作时间表，如表2-3所示。表2-3相邻电压空间矢量的作用吋间扇区号IIIIIIIVVVI-ZYz-Y-XXZ-Y-X-ZY(1)计算矢量切换点TA、TB、TC在一个PWM周期里，每个桥臂只允许一个开关工作，且要求每个开关管的动作次数尽可能达到最少。根据PWM产生原理及期望得到的SVPWM波，可以得到如图2-6所示的信号生成图。图2-6PWM信号生成图根据图2-6及式(2-24)可以
9、得到每个扇区内的开关时间TA、TB、TC各自对应的矢量切换点，如表2-4所示：扇区号IIIIIIIVVVItamitcantcon^bontaanT3tbontaonaontbontcontcanTccon
