空间矢量PWM算法及波形分析

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1、万方数据第25卷第1期2003年2月三峡大学学报(自然科学版)JofChinaThreeGorgesUniv．(NaturalSciences)VoL25No．1Feb．2003空间矢量PWM算法及波形分析郭贵莲崔志强盛光中(三峡大学电气信息学院，湖北宜昌443002)摘要：对空闻矢量PWM算法进行了分析，提出了比较直观且适于操作的具体计算公式．同时，从中央处理器DSP功能模块易于实现的目的出发，进一步转化为用时间常数表达的形式．最后，通过对不同调制比下的PWM波形品质进行对比，得出调制比为奇数或偶数不是唯一影

2、响波形质量因素的结论．关键词：空闻矢量IPWM；状态}扇区中圈分类号：TM301TP271．4文献标识码：A文章编号：1007—7081(2003)01—0074—03CalculationandAnalysisofPWMBasedonSpaceVectorTheoryGuoGuilianCuiZhiqiangShengGuangzhong(CollegeofElectricEngineering8LInformationScience。ChinaThreeGorgesUniv．，Yichang443002，C

3、hina)AbstractThecreationofspacevectorPWMisintroduced；andthedetailequationtocalculatePWMwidthisdeduced．Finally，somePWMwavesofdifferentmodulationrateareshowed；andsomeconclusionisgivenonthediagrams．Keywordsspacevector；PWM；state；fandistrict由于全控型功率器件工艺的不断进步及允许开关频

4、率的提高，使得一直被看好的PWM变频器的广泛使用成为可能，从而使研究者更加致力于提高PWM调制波的实时性和减少运行时的电动机电流、电压谐波损耗等问题的研究“]．空间矢量法PWM方式是最近提出的一种调制波生成办法．本文从空间矢量思想出发，推导了PWM算法，同时将不同调制比下的PWM波进行对比和分析，给出相应的一些结论．1空间矢量控制算法1．1空问矢量控制原理图l为常用的三相桥式逆变电路的原理图嘲．三相桥式逆变电路的目的是按一定规律控制3对桥臂晶体管的导通和关断，将直流侧电压2Ud变为三相正弦电压‰、“b、“。输出

5、．为了保证主电路的工作，收稿日期z2002-07-01作者茼介：郭贵莲(1967一)，女，讲师，硕士研究生．桥式电路的上、下桥臂晶体管的通断状态是互为相反的．因此，三相桥式电路各桥臂通断状态的组合只有8种可能，当负载为三相交流电机时，对应8种状态下定子各相绕组的相电压如表1所示．图1三相桥式逆变电路原理图考虑到三相坐标系分析的不利因素，在以产生等效磁势为原则，可以将三相坐标系的‰、Ub、“。变换为两相。一口坐标系中的”。、u。，且计算其合成矢量节=u．+iup，它们的关系嘲为万方数据第z5卷第1期郭贵莲等空间矢

6、量PWM算法及波形分析75H‘1”bI(1)LJ从表中可以看出，其中有6种状态的节与幅值为吾E的对称三相正弦电压的合成矢量相吻合，且均匀分布．因此为有效状态．每两个有效矢量之间的区域为60。扇区．如图2所示：当按状态1～6控制开关器件的通断时，沿节。节。了。了。了。了。逆时针方向跳转一周‘“．裹l三相正弦电压合成矢量旁冬图2三相对称电压的空间矢量图为了使逆变器的输出幅值为r÷E(r为逆变器的调制系数)的可调三相对称电压，其相应的360。范围内的电压合成矢量节。可以采用有限的节矢量状态来构造，并使其矢端的轨迹为圆

7、形．各扇区内的节。由相邻的两个矢量节。了⋯及节。了，来构造，即节。．一。∥节。+。≯。，+。≯。+。席，i一1，Z，3⋯，oon=1，2，3，4，5(2)同时，以控制功率器件在各状态的开通时间来实现，即节，凳·节。+争科争。+拿·节tt=L1+Tn+t3+Ti4(3)其中：Tn、丁口、L3、L分别为第n、n+1、0、7状态的持续时间；Tc为转过相邻两个节．矢量所需的时间．这就是本论文所提出的矢量控制的思想．1．2空间矢■算法由于受到功率管开关频率的限制以及考虑实现的可能性，在一个扇区构造矢量的个数是有限的．设在

8、每个扇区均匀构造K个节，，则每相邻两个矢量跨过景电角度，如图2所示一从图中可以得出节．，一，．节+。皂。i。巩+，．节。罢si。(60。一B)√3(4)鼠一褰·i一磊净1'2’⋯，^(5)令T。一％．t；T。。=口。t}T。一T，。一善(T。一Ti，一T口)其中，Tc一瓦1尹比较(2)～(4)可得∞=r·J呈3s抽(詈一拜)(6)5口，：一r．芝sinB(7)J32空间矢量算法PWM波