SPWM与SVPWM技术概述

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本帖最后由 1142781302 于 2020-5-19 21:45 编辑

SPWM技术
常规SPWM控制是以三角载波与正弦调制波相比较，一般来说，载波的频率应远大于正弦调制波的频率，两者的关系就引出一个量：载波比=三角载波频率/正弦调制波频率；
另外，三角载波的幅值与正弦调制波的幅值关系也引入一个量：调制深度=正弦调制信号幅值/三角载波幅值。
在工程上，若载波频率远大于调制波频率且调制深度m<=1时，逆变器输出电压(相电压)的基波幅值Vm=mUdc/2 其中Udc表示直流侧电压，这说明逆变器输出电压基波幅值与调制比m呈线性变化。对于单相spwm逆变器而言，其调制波为单个正弦信号，逆变器输出电压只有一个，而对于三相spwm逆变器而言，其调制波为幅值频率相等，相角分别相差120度的正弦信号，其输出电压为三相电压。
直流电压的利用率定义为输出线电压幅值与直流侧电压的比值，所以对于三相SPWM逆变威廉希尔官方网站，其输出电压线电压幅值=sqrt(3)*Vm=sqrt(3)*mUdc/2 ,当m=1时，直流电压利用率最大即为sqrt(3)/2=0.866.
文件SPWM中给出了最基本的SPWM仿真以及注入三次谐波的SPWM仿真，注入三次谐波后得到的调制波接近于马鞍波，其主要目的就是直流电压利用率，理论上最大可以达到1

SVPWM技术
SVPWM技术相对于SPWM技术字面上多了一个字母V，V表示vector,代表矢量的意思。SVPWM技术首先是将三相的满足Xa+Xb+Xc=0的三个标量Xa，Xb，Xc用复平面的一个矢量Xout表示，三相对称电压对应的空间电压矢量在复平面上的运动轨迹是一个圆，对于典型的两电平三相电压源逆变器而言，定义Sa，Sb，Sc的组合为六个开关管的开关状态组合，Sx=1表示x桥臂的上半部分导通，下半部分关断，Sx=0则表示x桥臂的上半部分关断，下半部分导通；因此可以得到八种组合，其中两种组合对应的输出电压为0，称为零矢量，而另外六种组合的输出电压在复平面刚好对应六个矢量，将圆轨迹切割为六个扇区，输出的任意三相电压的空间矢量都可以由其所处扇区相邻的矢量作用一定的时间表示，输出三相电压的空间矢量在跨过扇区时刻作用的相邻的矢量也会发生变化，这就需要计算出输出三相电压的空间矢量在跨过扇区时间点。综上所述，实现SVPWM技术主要需要三步，第一步就是要通过输出的电压判断其在复平面的扇区位置，第二步就是要算出输出三相电压在该扇区用相邻的矢量所作用的时间，第三步就是要计算出三相电压的空间矢量在跨过扇区时间点。通过以上三步得到最后的跨扇区时间，该时间波形的纵坐标是跨扇区时间点的大小，而横坐标是仿真所花费的时间，所以在simulink中要想将其转化为真正扇区切换的时间点，需将其与斜率为1的三角波进行比较，将其纵坐标的时间点转化为仿真时间的切换点，三角波的频率确定后，三角波模块的设置就确定了即 time value=[0 Ts/2 Ts] output value=[0 Ts/2 0].
给出的仿真文件SVPWM中包括三个SVPWM模型，第一个是自己搭建的模块；第二个是使用matlab function 编程实现的；第三个是使用simulink自带的SVPWM模块，其输入要事先进行标幺化。
由于SVPWM的调制比最大可以达到2/sqrt(3),所以其直流电压利用率最大是SPWM的2/sqrt(3)倍，即直流电压利用率最大可以达到1

参考书目：现代永磁同步电机控制原理及Matlab仿真