空间电压矢量PWM

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1、空间矢量脉宽调制第1节空间矢量理论基础1.空间矢量理论iAiBiCtt1t2t3FACBωs在三相电机中，三相对称绕组通上相对称电流要产生一个空间磁势矢量F（旋转磁势矢量）。我们认为磁势矢量F是由一个对应的等效电流矢量产生，称其为空间电流矢量空间电流矢量的定义：同样三相绕组上的电压构成空间电压矢量旋转磁动势并不一定非要三相不可，除单相以外，二相、三相、四相、……任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，其中以两相最为简单iαiβtt1t2t3Fαβωs它也可以写成空间电

2、流矢量形式由于二相系统比三相系统变量少，理论上多用二相而不用三相。实际的三相需要变换成二相。变换的主要原则是变换前后磁势不变、功率不变2.Clarke变换AN2iN3iAN3iCN3iBN2iβ60o60oB图中绘出了A、B、C和、两个坐标系，取A轴和轴重合。设三相绕组每相匝数为N3，两相绕组每相匝数为N2写成矩阵形式，得三相总磁动势与二相总磁动势相等，两套绕组任意瞬时磁动势在、轴上的投影都应相等，即因变换前后总功率不变，匝数比应为即从二相坐标系变换到三相坐标系3/2和2/3变换器的电路

3、与符号第2节三相逆变器－感应电机系统的矢量分析6脉冲方式的电流空间矢量轨迹逆变器的运行模式：612、123、234、345、456、561、612，…施加在电机定子绕组上的相电压是一个六阶梯波电压Ud+-T1T5T3T4T2T6ABCnωtuanubnucnωtωt101100110010011001V6V1V2V3V4V5165162132432435465如果将三相逆变器的上部元件的导通规定为1、关断规定为0，则逆变器的工作状态可用二进制编码表示由电路得电压方程（不计电阻）ωtuaniabcωtV6

4、V1V2V3V4V5V6由电压方程得三相电流波形，如图对指定的区域，代入空间矢量表达式可知，对每个区域空间电压矢量幅值为2Vd/3,电流的最大值是当负载中含有电阻时通解是SVM理论：时间间隔的推导与矢量控制联系：在dq轴系上时间间隔的表达式开关参考函数开关顺序的确定离散参考函数：减小开关损耗不同的矢量PWM比较SVM的过调制电压频率比控制低频运行模式高频运行模式SVM的实现Park变换磁通矢量的确定与理想磁链轨迹各开关状态下产生的磁势幅值相等，产生的磁链大小也必然相等．当逆变器按状态S1、3、2、6、4

5、、5、1…动作，则在电机气隙空间的磁通势的轨迹在复平面上为正六边形。如果逆变器状态按S1、5、4、6、2、3、1…变化，电机气隙空间磁链变化的轨迹仍为正六边形，只是旋转方向发生了变化。当S0与S7作用时，电机的端电压为零。它们不产生空间磁势。将与各磁势相对应的电压Ui（SASBSC）i=0，1，2…7，称为“空间电压矢量”。F2F3F6F4F5F1U3U4U5U2U1U60ΨU4U3U2U5U6U10ΨF0F7将电机与逆变器当作一个整体，不计定子绕组电阻。由于：式中，Ui（SASBSC）为第i个开关状态

6、时加在电机上的电压。Ψ为电机内的总磁链。根据电压与磁链的上述关系，可用定子电压矢量来表示空间磁链矢量。将相平面的实轴与A相绕组重合，电压Ui（SASBSC）可写成如下矢量形式：i=0,1,2,3,4,5,6,7当i=1，U1（001）=Udej240在相平面是大小为Ｕd角度为240度的矢量；当i=5，U5（101）=Ud（1+ej240）在相平面是大小为Ｕd角度为300度的矢量。空间电压矢量在相平面上的位置与它产生的磁通矢量一致。磁链矢量增量的方向一定与电压矢量的方向相同。如果电机中有磁链矢量初始值，则

7、总磁链是这两个矢量的矢量和。零矢量作用时磁链矢量增量为零，磁链不移动。磁链矢量是作用在其上的电压矢量的积分：磁通轨迹PWM是利用这８个矢量（6个非零矢量、二个零矢量）进行合理组合，并调控选用矢量的作用时间使磁链轨迹尽可能地逼近圆形。逼近圆形的方法很多，现以折线逼近法为例说明磁通轨迹PWM的基本方法。将圆周6等分得到6个区域，每个区域有两个矢量相交。按顺时针方向，第一个为主矢量，第二个为辅助矢量。每个区域仅选择主、辅和零矢量作用。用折线来逼近圆弧。U3U2U4U1U5U6（1）（2）（3）（4）（5）（6

8、）U3U2U4U1U5U6（1）（2）（3）（4）（5）（6）一般，非零矢量作用时间都小于磁链扫过该区域的时间。为使定子磁链的平均速度与设定值相同，多余的时间应由零矢量承担。因为零矢量作用时定子磁链静止不动。选择零电压矢量S0或S7的根据是空间电压矢量一次只能移动一个数字位的距离。即，可以从100变到000而不可从110变到000。当空间电压矢量每次移动两位或三位数字距离时，逆变器的输出电压脉冲中就会出现反极性脉冲，导致反向转矩。为防止转矩