SVPWM原理超易懂讲解PPT.ppt

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1、3脉宽调制方法SVPWM方法基本思想空间矢量的定义电压与磁链空间矢量的关系六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场电压空间矢量的线性组合与控制基本思想经典的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，并未顾及输出电流的波形。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。如果对准这一目标，把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其效果应该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制”，下面的讨论将表明，磁链的轨迹是交替使用不

2、同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量PWM（SVPWM，SpaceVectorPWM）控制”。(1)空间矢量的定义交流电动机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，分析时常用时间相量来表示，但如果考虑到它们所在绕组的空间位置，也可以如图所示，定义为空间矢量uA0，uB0，uC0。图6-25电压空间矢量电压空间矢量的相互关系定子电压空间矢量：uA0、uB0、uC0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，时间相位互相错开的角度也是120°。合成空间矢量：由三相定子电压空

3、间矢量相加合成的空间矢量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。(1)空间矢量的定义电压空间矢量的相互关系（续）当电源频率不变时，合成空间矢量us以电源角频率1为电气角速度作恒速旋转。当某一相电压为最大值时，合成电压矢量us就落在该相的轴线上。与定子电压空间矢量相仿，可以定义定子电流和磁链的空间矢量Is和Ψs。(1)空间矢量的定义经计算可得(2)电压与磁链空间矢量的关系三相的电压平衡方程式相加，即得用合成空间矢量表示的定子电压方程式为式中us—定子三相电压合成空间矢量；Is—定子

4、三相电流合成空间矢量；Ψs—定子三相磁链合成空间矢量。(1)近似关系当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在式(1）中所占的成分很小，可忽略不计，则定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为(2)(3)或(2)电压与磁链空间矢量的关系磁链轨迹当电动机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形（一般简称为磁链圆）。这样的定子磁链旋转矢量可用下式表示。(4)其中Ψm是磁链Ψs的幅值，1为其旋转角速度。(2)电压与磁链空间矢量的关系(2)电压与磁链空间矢

5、量的关系由式(2）和式(4）可得(5)上式表明，当磁链幅值一定时，电压幅值的大小与供电电压频率成正比，其方向则与磁链矢量正交，即磁链圆的切线方向磁链轨迹磁场轨迹与电压空间矢量运动轨迹的关系如图所示，当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动2弧度，其轨迹与磁链圆重合。这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹(2)电压与磁链空间矢量的关系(3)六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场在常规的PWM变压变频调速系统中，感应电动机

6、由六拍阶梯波逆变器供电，这时的电压空间矢量运动轨迹是怎样的呢？为了讨论方便起见，再把三相逆变器-感应电动机调速系统主电路的原理图绘出，图中六个功率开关器件都用开关符号代替，可以代表任意一种开关器件。电压空间矢量运动轨迹主电路原理图三相逆变器-感应电动机调速系统主电路原理图(3)六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场开关工作状态如果，图中的逆变器采用180°导通型，上下管不同时导通，功率开关器件共有8种工作状态（见附表），其中6种有效开关状态；2种无效状态（因为逆变器这时并没有输出电压）：上桥臂开关VT1、V

7、T3、VT5全部导通下桥臂开关VT2、VT4、VT6全部导通(3)六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场开关状态表(3)六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场开关控制模式对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中6种有效的工作状态各出现一次。逆变器每隔/3时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这/3时刻内则保持不变。(3)六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场（a）开关模式分析设工作周期从100状态开始，这时VT6、VT1、VT2导通，其等效电路如图所示。各相对直流电源中点的电压幅值为UAO=Ud2/3U

8、BO=UCO=-Ud/3O+-iCUdiAiBidVT1VT6VT2(3)六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场（b）工作状态100的合成电压空间矢量由图可知，三相的合成空间矢量为u1，其幅值等于Ud，方向沿A轴（即X轴）。u1uAO-uCO-uBOABC(3)六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场（c）工作状态110的合成电压空间矢量u1存在的时间为/3，在这段时间以后，工作状态转为110，和上面的分析相似，合成空间矢量变成图