SVPWM 工作原理(多种实现方法)

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1、SVPWM控制学习SVPWM学习报告版次时间作者主要学习内容备注初版2011.11.04杜兴乐SVPWM控制的具体实现经典的SPWM控制主要着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未顾及电流的输出波形。然而交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。SVPWM控制是把逆变器和交流电机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其控制效果更好。下面对该方法进行详细分析和阐述。1.SVPWM控制原理如图1，可以定义三个定子电压空间矢量uA,uB,uC，使它们的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时间按正弦规律脉动，时间相位互相

2、错开的角度也是120º，如式1-1。可以证明，三相定子电压空间矢量的合成空间矢量us是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，是每相电压值的3/2倍，并以电源角频率ω进行旋转。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控制学习图2三相逆变器-异步电动机调速系统主电路原理图如图2，由于逆变器三相桥臂共有6个开关管，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量，定义开关函数Sx(x=a、b、c)为：1上桥臂导通Sx

3、0下桥臂导通(Sa、Sb、Sc)的全部可能组合共有八个，包括6个非零矢量Ul(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)和两个零矢量U0(000)、U7(111)。图3电压空间矢量分布图如图3，把逆变器的一个工作周期用6个电压空间矢量划分为6个区域，称为扇区，如图所示的Ⅰ、Ⅱ、…、Ⅵ，每个扇区对应的时间均为π/3。非零矢量的幅值(相电压幅值)相同（模长为2Udc/3），相邻的矢量间隔为60°，而两个零矢量幅值为零，位于中心。在每一个扇区，选择相邻的两个电压矢量以及零矢2SVPWM控制学习量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量，即：

4、Uref*TUx*TxUy*TyU0*T0其中，Uref为期望电压矢量；T为采样周期；Tx、Ty、T0分别为对应两个非零电压矢量Ux、Uy和零电压矢量U0在一个采样周期内的作用时间。由于三相正弦波电压在电压空间向量中合成一个等效的旋转电压，其旋转速度是输入电源角频率，等效旋转电压的轨迹将是如图3所示的圆形。所以要产生三相正弦波电压，可以利用以上电压向量合成的技术，在电压空间向量上，将设定的电压向量由U4(100)位置开始，每一次增加一个小增量，每一个小增量设定电压向量可以用该区中相邻的两个基本非零向量与零电压向量予以合成，如此所得到的设定电压向量就等效于一个在电压空间向量平面上平滑旋

5、转的电压空间向量，从而达到电压空间向量脉宽调制的目的。1.2SVPWM法则推导图4电压空间矢量的线性组合如图4，以第Ⅰ扇区为例，可得：T4T6

6、U

7、cos

8、U

9、

10、U

11、cos轴ref46TsTs3T

12、U

13、sin6

14、U

15、sin轴ref6T3s可以算出：3SVPWM控制学习

16、3Uref

17、式中m为SVPWM调制系数（调制比），m=。Ud如果电压矢量标记如图3所示，则可以总结归纳如下规律：式中的K表示第K个扇区，Tk和TK+1表示该扇区的前一个与后一个基本电压矢量。当采样时间Ts一定时，T4和T6的作用时间确定了合成电压矢量Uref的大小和所处的位置

18、。所需的合成矢量的大小不同，则T4和T6的作用时间也不同，所以T4+T6的和不一定等于Ts，则余下的时间只能由零矢量来填补，为了减少功率器件的开关次数，一般使U0和U7各占一半时间，即：T0=T7=（Ts-T4-T6）/2以7段式SVPWM为例：假设合成电压矢量Uref在第一扇区，如图5所示：图5第一扇区的7段式SVPWM如上图所示，可得：Ta=T4+T6+T7=(T4+T7+Ts)/2Tb=T6+T7=(-T4+T6+Ts)/2（式1-2）Tc=T7=(-T4-T6+Ts)/24SVPWM控制学习因为：带入1-2式，可得：Ta=（mcos（-30°）+1）Ts/2Tb=（3msin（

19、-30°）+1）Ts/2Tc=（1-mcos（-30°））Ts/2

20、3Uref

21、（式中m=）Ud所以在第一扇区，A,B,C三相的占空比分别为：Ta=（mcos（-30°）+1）/2Tb=（3msin（-30°）+1）/2Tc=（1-mcos（-30°））/2同理，可求得合成矢量Uref旋转一周所对应的三相PWM占空比为：A相：5SVPWM控制学习B相：C相：当知道合成电压矢量Uref所在的扇区后，即可根据以上所得