空间脉冲矢量宽度调制

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描述

SVPWM是一种调制技术,用来产生特定的脉冲信号

空间矢量

图1

同一个桥臂同一时间只能导通一个,否则会构成短路;

按照排列组合总共有 共8种组合方式,以()为例分析:

可以得到:

由于ABC三相绕组在空间分布上存在一定的角度差,所以合成的空间矢量为:

合成电压矢量表:

空间矢量

注意:(以下部分是个人的理解,有错误的地方还请各位指正)


  1. 对于交流电机,现代电机控制技术通常是将其等效为直流电机进行控制;
  2. 电机的转矩可以看成是励磁磁场和转矩磁场相互作用的结果;
  3. 为了产生恒定的转矩,往往需要能产生恒定的定子旋转磁动势
  4. 旋转磁动势(或者磁链)和定子电流矢量呈正比
  5. 根据电压矢量方程,可知如果电压矢量的幅值能够恒定,那么可以满足条件(或者说可以产生圆形旋转磁场)

空间矢量

图2

图中最大的内切圆半径为,这也是最大的合成电压矢量大小;同时三相定子绕组每相电压幅值和合成电压之间存在的关系,也就是

对于SPWM调制,最大输出线电压为;SVPWM相比较SPWM,输出线电压呈倍的关系,也就是提高了直流母线15%的利用率

为了方便,往往直接将合成电压矢量缩小2/3来与PI控制器输出的比较,前提是前面进行3s-2s转换的时候采用的恒幅值变换。如果前面采用恒功率变换,需要缩小


以上介绍了SVPWM的基本原理,它的实现主要分为:

  • 扇区选择
  • 作用时间计算
  • 作用时间配合
  • 脉冲信号产生

扇区选择

为了减少功率开关的导通和关断次数,选择相邻的基本电压矢量以及2种零电压矢量来合成所需要的电压矢量,需要首先判断电压矢量落在哪个扇区

判断条件:

uref1 uref2 uref3 M 所在扇区
0 0 1 1 II
0 1 0 2 VI
0 1 1 3 I
1 0 0 4 IV
1 0 1 5 III
1 1 0 6 V

注:表中大于0,取1;否则,取0;

作用时间计算

以扇区I为例分析:

其中:U为需要合成的电压矢量幅值,为相邻的基本电压矢量幅值;为产生一组脉冲信号的总时间;分别对应以及零矢量的作用时间 可得:

令:

总结

作用时间 I II III IV V VI
T1 -Z Z X -X -Y Y
T2 X Y -Y Z -Z -X

为了防止,需要进行标幺化

作用时间配合

主要有三种方法:单三角法,双三角法,以及改进双三角法;

  • 单三角法:
  • 双三角法:
  • 改进双三角法:

现在论文里面大多都是采用改进双三角法,波形好看点:

所在扇区 开关状态切换 桥臂变化
I 000-100-110-111-110-100-000 A-B-C-C-B-A
II 000-010-110-111-110-010-000 B-A-C-C-A-B
III 000-010-011-111-011-010-000 B-C-A-A-C-B
IV 000-001-011-111-011-001-000 C-B-A-A-B-C
V 000-001-101-111-101-001-000 C-A-B-B-A-C
VI 000-100-101-111-101-100-000 A-C-B-B-C-A

脉冲信号产生

空间矢量

图3

图中的大小要与作用时间配和;

如,所在扇区I:A开通时间为,关断时间为;所在扇区II:A开通时间为,关断时间为;

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