SVPWM原理簡(jiǎn)介

1、SVPWM原理簡(jiǎn)介原理簡(jiǎn)介圖圖3 三相逆變器三相逆變器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖 開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)開(kāi)關(guān)工作狀態(tài) 采用采用180導(dǎo)通型，功率開(kāi)關(guān)器件共有導(dǎo)通型，功率開(kāi)關(guān)器件共有8種工作狀種工作狀態(tài)，其中態(tài)，其中6 種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)，種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)，2 種零狀態(tài)（這時(shí)種零狀態(tài)（這時(shí)逆變器沒(méi)有輸出電壓）逆變器沒(méi)有輸出電壓）開(kāi)關(guān)函數(shù)與開(kāi)關(guān)模式開(kāi)關(guān)函數(shù)與開(kāi)關(guān)模式 定義定義開(kāi)關(guān)函數(shù)開(kāi)關(guān)函數(shù): 1 當(dāng)上橋臂器件導(dǎo)通時(shí)當(dāng)上橋臂器件導(dǎo)通時(shí) Si= 0 當(dāng)下橋臂器件導(dǎo)通時(shí)當(dāng)下橋臂器件導(dǎo)通時(shí) ( i=A,B,C) 則則每一時(shí)刻的每一時(shí)刻的us將由此時(shí)的三個(gè)開(kāi)關(guān)函數(shù)值將由此時(shí)的三個(gè)開(kāi)關(guān)函

2、數(shù)值唯一確定唯一確定,記作記作us(SA,SB,SC),并稱并稱 (SA,SB,SC)在在不同數(shù)值下的組合為變頻器的不同數(shù)值下的組合為變頻器的開(kāi)關(guān)模式（開(kāi)開(kāi)關(guān)模式（開(kāi)關(guān)代碼）關(guān)代碼）.開(kāi)關(guān)狀態(tài)表開(kāi)關(guān)狀態(tài)表 （a）開(kāi)關(guān)模式分析）開(kāi)關(guān)模式分析 設(shè)工作周期從設(shè)工作周期從100狀態(tài)開(kāi)始，這時(shí)狀態(tài)開(kāi)始，這時(shí)VT6、VT1、VT2導(dǎo)導(dǎo)通，其等效電路如通，其等效電路如圖所示。各相對(duì)直圖所示。各相對(duì)直流電源中點(diǎn)的電壓流電源中點(diǎn)的電壓幅值為幅值為 UAO = Ud / 2 UBO = UCO = - Ud /2O+- -iCUdiAiBidVT1VT6VT2 開(kāi)關(guān)控制模式開(kāi)關(guān)控制模式（b）工作狀態(tài)）工作狀態(tài)10

3、0的合成電壓空間矢量的合成電壓空間矢量 由圖可知，三相的合由圖可知，三相的合成空間矢量為成空間矢量為 u1，其，其幅值等于幅值等于Ud，方向沿，方向沿A軸（即軸（即X軸）。軸）。 u1 存在的時(shí)間為存在的時(shí)間為 /3，之后，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為之后，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為110。 u1uAO-uCO-uBOABCoojCOjBOAOeUeUUu2401201（c）工作狀態(tài)）工作狀態(tài)110的合成電壓空間矢量的合成電壓空間矢量 和上面的分析相和上面的分析相似，合成空間矢似，合成空間矢量變成圖中的量變成圖中的 u2 ，它在空間上滯后它在空間上滯后于于u1 的相位為的相位為 /3 弧度，存在弧度，存在的時(shí)間也是的時(shí)間也

4、是 /3 。 u2uAO-uCOuBOABC（d）每個(gè)周期的六邊形）每個(gè)周期的六邊形合成電壓空間矢量合成電壓空間矢量 隨著逆變器工作狀隨著逆變器工作狀態(tài)的切換，電壓空間態(tài)的切換，電壓空間矢量的幅值不變，而矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn)相位每次旋轉(zhuǎn) /3 ，直到一個(gè)周期結(jié)束。直到一個(gè)周期結(jié)束。 在一個(gè)周期中在一個(gè)周期中 6 個(gè)電壓空間矢量共轉(zhuǎn)個(gè)電壓空間矢量共轉(zhuǎn)過(guò)過(guò) 2 弧度，形成一弧度，形成一個(gè)封閉的正六邊形，個(gè)封閉的正六邊形，如圖所示。如圖所示。 u1u2u3u4u5u6u7 u8圖圖7 電壓空間矢量的放射形式和電壓空間矢量的放射形式和6個(gè)扇區(qū)個(gè)扇區(qū) 電壓空間矢量的扇區(qū)電壓空間矢量的扇區(qū)（Se

5、ctor）劃分劃分 線性組合方法（以在區(qū)域線性組合方法（以在區(qū)域I為例說(shuō)明）為例說(shuō)明）圖圖6 電壓空間矢量的線性組合電壓空間矢量的線性組合 設(shè)在一個(gè)換相設(shè)在一個(gè)換相周期時(shí)間周期時(shí)間T0 內(nèi)，可內(nèi)，可用兩個(gè)矢量之和表用兩個(gè)矢量之和表示由兩個(gè)矢量線性示由兩個(gè)矢量線性組合后的新電壓矢組合后的新電壓矢量量us ，其相位為，其相位為 。sinjcosss202101suuuuuTtTt（10） 作用時(shí)間的確定作用時(shí)間的確定根據(jù)各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的線電壓表達(dá)式可以推出根據(jù)各個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的線電壓表達(dá)式可以推出020201d0201d0201d3 j0201d3 jd02d01s23j223j213sinj3cose

6、eTtTtTtUTtTtUTtTtUTtTtUUTtUTtu（11） 比較式（比較式（10）和式（）和式（11），令實(shí)數(shù)項(xiàng)和），令實(shí)數(shù)項(xiàng)和虛數(shù)項(xiàng)分別相等，則虛數(shù)項(xiàng)分別相等，則d0201s2cosUTtTtud02s23sinUTtu 解解 t1和和 t2 ，得，得 102sin()33rdtUTUds02sin32UTtu 零矢量的使用零矢量的使用 換相周期換相周期 T0 應(yīng)由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所需的頻率決應(yīng)由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所需的頻率決定，定， 設(shè)零矢量設(shè)零矢量 u7 和和 u8 的作用時(shí)間為的作用時(shí)間為t7和和t8。為了減少功率器件的開(kāi)關(guān)次數(shù)，一般使為了減少功率器件的開(kāi)關(guān)次數(shù)，一般使 u7 和和 u8 各占

7、一半時(shí)間，因此各占一半時(shí)間，因此)(2121087ttTtt（16） 0 開(kāi)關(guān)狀態(tài)順序原則開(kāi)關(guān)狀態(tài)順序原則 在實(shí)際系統(tǒng)中，應(yīng)該盡量減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)變?cè)趯?shí)際系統(tǒng)中，應(yīng)該盡量減少開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化時(shí)引起的開(kāi)關(guān)損耗，因此化時(shí)引起的開(kāi)關(guān)損耗，因此不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)的順序必須遵守下述原則的順序必須遵守下述原則：每次切換開(kāi)關(guān)每次切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，只切換一個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件，以使?fàn)顟B(tài)時(shí)，只切換一個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件，以使開(kāi)關(guān)損耗最小。開(kāi)關(guān)損耗最小。 T0 區(qū)間的電壓波形區(qū)間的電壓波形 圖圖8 第第扇區(qū)內(nèi)一段扇區(qū)內(nèi)一段T0區(qū)間的開(kāi)關(guān)序列與逆變器三相電壓波形區(qū)間的開(kāi)關(guān)序列與逆變器三相電壓波形虛線間的每一虛線間的每一小段表示一種

8、小段表示一種工作狀態(tài)工作狀態(tài) 利用電壓空間矢量直接生成三相利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計(jì)算簡(jiǎn)便。波，計(jì)算簡(jiǎn)便。采用采用SVPWM控制時(shí)，逆變器輸出線控制時(shí)，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，比電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，比一般的一般的SPWM逆變器輸出電壓提高逆變器輸出電壓提高了了15%。PWM控制目標(biāo) 電壓正弦波SPWM 電流正弦波CHBPWM 圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)SVPWM 消除指定次數(shù)諧波SHEPWM導(dǎo)通開(kāi)關(guān)模式的次序：導(dǎo)通開(kāi)關(guān)模式的次序：7-1-2-8-2-1-77u1u2u8uT40T24T26T40T40T26T24T40T7u8u2u1u2低開(kāi)關(guān)損耗模式低開(kāi)關(guān)損耗模式 SaSbSc7u1u2uT20T24T6T24T20T1u7u5(001)u3(010)u4(011)u1(100)u6(101)u2(110)u SVPWM在在6個(gè)扇區(qū)個(gè)扇區(qū)的對(duì)稱調(diào)制模式的對(duì)稱調(diào)制模式 7-5-4-8-4-5-77-1-6-8-6-1-77-1-2-8-2-1-7一個(gè)周期一個(gè)周期T中的開(kāi)關(guān)中的開(kāi)關(guān)次數(shù)將由次數(shù)將由6次減少到次減少到4次，使開(kāi)關(guān)損耗有所次，使開(kāi)關(guān)損耗有所降低降低 。 把把u8改成改成u7并并移到兩邊去移到兩邊去 。SVPWM 比比 SPWM 的直流的直流利用率提高了利用率提