svpwm相电压波形
SVPWM 工作原理(多种实现方法)
0=<ωt<π/3 π/3=<ωt<2π/3 2π/3=<ωt<π π=<ωt<4π/3 4π/3=<ωt<5π/3 5π/3=<ωt<2π 0=<ωt<π/3 π/3=<ωt<2π/3 2π/3=<ωt<π π=<ωt<4π/3 4π/3=<ωt<5π/3
-cos( -5π/6) Ua’ =
可以算出：
3
SVPWM 控制学习
式中 m 为 SVPWM 调制系数（调制比） ，
m=
3 | Uref | 。 Ud
如果电压矢量标记如图 3 所示，则可以总结归纳如下规律：
式中的 K 表示第 K 个扇区， Tk 和 TK+1 表示该扇区的前一个与后一个基本电压矢量。 当采样时间 Ts 一定时，T4 和 T6 的作用时间确定了合成电压矢量 Uref 的大 小和所处的位置。所需的合成矢量的大小不同，则 T4 和 T6 的作用时间也不同， 所以 T4+T6 的和不一定等于 Ts，则余下的时间只能由零矢量来填补，为了减少 功率器件的开关次数，一般使 U0 和 U7 各占一半时间，即： T0=T7=（Ts-T4-T6）/2 以 7 段式 SVPWM 为例： 假设合成电压矢量 Uref 在第一扇区，如图 5 所示：
5π/3=<ωt<2π 0=<ωt<π/3 π/3=<ωt<2π/3 2π/3=<ωt<π π=<ωt<4π/3 4π/3=<ωt<5π/3 5π/3=<ωt<2π
m
*
-sin( +π/3) -sin - 3 sin( +π/6)
SPWM与SVPWM之比较
SPWM与SVPWM之比较首先，先分别了解SPWM和SVPWM的原理SPWM原理：正弦PWM的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的.正弦波波形产生的方法有很多种,但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种.第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小,所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波,显然输出电压高于前者,但对于微处理器来说,增加了数据处理量当载波频率较高时,对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的,它兼顾了前两种方法的优点. SPWM虽然可以得到三相正弦电压,但直流侧的电压利用率较低, 最大是直流侧电压的倍,这是此方法的最大的缺点.SVPWM原理：电压空间矢量PWM(SVPWM)的出发点与SPWM不同,SPWM调制是从三相交流电源出发,其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源.而SVPWM是将逆变器和电动机看成一个整体,用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量,建立逆变器功率器件的开关状态,并依据电机磁链和电压的关系,从而实现对电动机恒磁通变压变频调速.若忽略定子电阻压降,当定子绕组施加理想的正弦电压时,由于电压空间矢量为等幅的旋转矢量,故气隙磁通以恒定的角速度旋转,轨迹为圆形. SVPWM比SPWM的电压利用率高15%,这是两者最大的区别,但两者并不是孤立的调制方式,典型的SVPWM是一种在SPWM的相调制波中加入了零序分量后进行规则采样得到的结果,因此SVPWM有对应SPWM的形式.反之,一些性能优越的SPWM方式也可以找到对应的SVPWM算法,所以两者在谐波的大致方向上是一致的,只不过SPWM易于硬件电路实现,而SVPWM更适合于数字化控制系统.接下来对SPWM和SVPWM进行具体的对比。
按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。
三相SVPWM逆变电源输出波形优化控制策略
（ １．Ａｉ ｒ ａ ｎ ｄ Ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ Ｄｅ ｆ ｅ ｎｓ ｅ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇｅ，Ａｉ ｒ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｅｎｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｘｉ ａ ｎ ７１ ００ ５ １， Ｃｈｉ ｎ ａ； ２．Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ，Ａｉ ｒ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｘｉ ａ ｎ ７１ ０ ０５ １， Ｃｈｉ ｎ ａ）
ｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ．ｎ ｅ ｕ ｒ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ａ ｎ ｄ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ．Ｗｉ ｔ ｈ ＤＳ Ｐ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １ ｃ ｏ ｒ ｅ ，ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ
中 图分 类 号
ＴＭ４ ６ ４ ． ３ ２
文献标 志码 Ａ
文章编 号 １ ０ ０ ９ — ３ ５ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ９ １ — ０ ４
Ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ｉ ｎｇ Ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｔｈｒ ｅ ｅ — ｐ ｈａ ｓ ｅ Ｓ ＶＰＷ Ｍ Ｉ ｎｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ Ｏｕ ｔ ｐｕ ｔ Ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ
ＷＭ 逆 变 电源 ， 在 不 同负载 情况 下 的输 出 电压谐 波分量 小 ， 总畸 变率少 ， 达到 电压 输 出波形 质量 性 能要求 。 关键 词 三相 逆 变 电源 ； 模 糊神 经元 Ｐ Ｉ Ｄ； 波形 控制 ； Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ
SVPWM三相电压(电流)分析【过程分析】
下一步是 PID 调节，简单来说就是，将电机参数（Rs、Ld、Lq 等） 、输入指令（转矩、速度等） 、反馈指令 （电流、电压、速度等）揉合在一起，设置合适的 PID 参数，通过 PID 调节来代替复杂的电机方程，得到 Ud 和 Uq。然后是反 Park 变换，得到 Valpha、Vbeta，再得到驱动电机所需的 Va、Vb、Vc。 最后由 Va、 Vb、 Vc 计算得到各相的 PWM duty， 通过 Inverter 将 Va、 Vb、 Vc 传输到电机上以获得圆形磁链。
Derek32@
U A (t ) U m cos( ) 注意：这里是大小，不带方向，COS()只表示值随着角度变化 U B (t ) U m cos( 2 / 3) U (t ) U cos( 2 / 3) m C
这三个值的大小在空间上关系可见下图 1 的对应 cos()值。 其中， 2ft ，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量 U(t)就可以表示为：
具体分析过程见 EXCEL 表格
图 1、Ia, Ib, Ic 表示三相相电流值大小， u(t)表示三相合成矢量在 x 轴上的分量，j*u(t)表示矢量在 Y 轴上的分量。
图 2、
FOC 转换过程（标幺值方式）
Phase Current:
Clark 变换后得到静止坐标下的电流波形
Park 变换后得到旋转坐标下的电流波形：
SVPWM(上课用)
• 开关工作状态
采用180°导通型，功率开关器件共有8种工作状 态，其中6 种有效开关状态，2 种零状态（这时 逆变器没有输出电压）
图3 三相逆变器-异步电动机调速系统主电路原理图
LOGO
开关函数与开关模式
定义开关函数:
Si=
1 当上桥臂器件导通时
0 当下桥臂器件导通时 ( i=A,B,C)
LOGO
uA0 (t) U A0 (t)e j0 uB0 (t)=UB0 (t)e j2 3
uC0 (t)
UC0 (t)e
j 2
3
us (t) uA0 (t) uB0 (t) uC0 (t) U A0 (t)e j0 UB0 (t)e j2 3 UC0 (t)e j2 3
U A0 (t)
2)
LOGO
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。用公式表示，则有
us uA0 uB0 uC0
(1)
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 。
LOGO
•圆形旋转磁场逼近法
怎样控制PWM的开关时间才能逼近圆形旋转磁场？
如果要逼近圆形，可以
增加切换次数，设想磁
链增量由图中的11 ， 12 ， 13 ， 14 这 4段组成。这时，每段
施加的电压空间矢量的
相位都不一样，可以用
基本电压矢量线性组合
的方法获得。
图5 逼近圆形时的磁链L增OG量O轨迹
LOGO
SVPWM控制技术
二极管整流器
三相PWM逆变器
SVPWM算法详解(已标注重点)
3 SVPWM的原理及实现方法随着电压型逆变器在高性能电力电子装置（如交流传动、不间断电源和有源滤波器）中的广泛应用，PWM控制技术作为这些系统的公用技术，引起人们的高度重视，并得到越来越深入的研究。
本章首先推导出SVPWM的理论依据，然后给出5段式和7段式SVPWM的具体实现方法。
3.1 SVPWM的基本原理空间矢量PWM从电机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场，即磁通正弦。
它以三相对称正弦波电压供电时交流电机的理想磁通圆为基准，用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通，并由它们比较的结果决定逆变器的开关状态，形成PWM波形。
由于该控制方法把逆变器和电机看成一个整体来处理，所得的模型简单，便于微处理器实时控制，并具有转矩脉动小、噪声低、电压利用率高的优点，因此目前无论在开环调速系统或闭环调速系统中均得到广泛的应用[2]。
设交流电机由理想三相对称正弦电压供电，有[2][14]cos2cos34cos3ssAsB ssCstuu tutωωπωπ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎛⎫⎢⎥=-⎢⎥⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎛⎫-⎢⎥⎪⎝⎭⎣⎦（3.1）其中，LU为电源线电压的有效值；LUsω电源电压的角频率，2s sfωπ=。
由于三相异步电动机的定子绕组空间上呈互差1200分布，定义电压空间矢量为2433()j jS sA sB sCU k U U e U eππ=++（3.2）其中，SU为电压空间矢量，考虑到不同的变换，k可以取不同的值，如功率不变，电压电流幅值不变等[15~18]。
所采用交流电机的定子坐标系如图3.1所示。
图3.1 交流电动机定子坐标系为了使合成空间矢量在静止三相坐标轴上的投影和分矢量相等，将k 值取为23，（这也是Park 变化所采用的系数）。
所以电压空间矢量可以表示为24332()3j j S sA sB sC U U U e U e ππ=++ （3.3）将（3.1）式中的值代入式（3.3）可得理想供电电压下的电压空间矢量23()32j t j t S m m U U e U e ωω--== （3.4）其中，m U =； 可见理想情况下，电压空间矢量为幅值不变的圆形旋转矢量。
SPWM与SVPWM之比较
SPWM与SVPWM之比较一、原理比较SPWM正弦PWM的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的.正弦波波形产生的方法有很多种,但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种.第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小,所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波,显然输出电压高于前者,但对于微处理器来说,增加了数据处理量当载波频率较高时,对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的,它兼顾了前两种方法的优点. SPWM虽然可以得到三相正弦电压,但直流侧的电压利用率较低, 最大是直流侧电压的倍,这是此方法的最大的缺点.SVPWM电压空间矢量PWM(SVPWM)的出发点与SPWM不同,SPWM调制是从三相交流电源出发,其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源.而SVPWM 是将逆变器和电动机看成一个整体,用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量,建立逆变器功率器件的开关状态,并依据电机磁链和电压的关系,从而实现对电动机恒磁通变压变频调速.若忽略定子电阻压降,当定子绕组施加理想的正弦电压时,由于电压空间矢量为等幅的旋转矢量,故气隙磁通以恒定的角速度旋转,轨迹为圆形. SVPWM比SPWM的电压利用率高15%,这是两者最大的区别,但两者并不是孤立的调制方式,典型的SVPWM是一种在SPWM的相调制波中加入了零序分量后进行规则采样得到的结果,因此SVPWM有对应SPWM的形式.反之,一些性能优越的SPWM方式也可以找到对应的SVPWM算法,所以两者在谐波的大致方向上是一致的,只不过SPWM易于硬件电路实现,而SVPWM更适合于数字化控制系统.二、算法比较SPWM将一个正弦信号作为基准调制波 ,与一个高频等腰三角载波进行比较 ,得到一个等距、等幅但宽度不同的脉冲序列。
脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。
SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解
空间电压矢量调制SVPWM 技术SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。
空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。
SVPWM技术与SPWM相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数字化。
下面将对该算法进行详细分析阐述。
1.1SVPWM基本原理SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。
在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。
两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM 波形。
逆变电路如图1-1 示。
设直流母线侧电压为U dc，逆变器输出的三相相电压为U A、U B、U C，其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢量U A(t)、U B(t)、U C(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120°。
假设U m为相电压有效值，f为电源频率，则有：()cos()()cos(2/3)()cos(2/3)A mB m Cm U t U U t U U t U θθπθπ=⎧⎪=-⎨⎪=+⎩ (1-1)其中，2ft θπ=，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量U(t)就可以表示为：2/34/33()()()()2j j j A B C m U t U t U t e U t e U e ππθ=++=(1-2)可见 U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的1.5倍，U m 为相电压峰值，且以角频率ω=2πf 按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量 U(t)在三相坐标轴(a ，b ，c)上的投影就是对称的三相正弦量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
svpwm相电压波形
随着电力电子技术的快速发展，矢量控制成为交流电机控制的主流方法之一。
其中，空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM）技术因其优越的性能和高效的控制策略而备受关注。
SVPWM技术是一种将直流电压转换为交流电压的控制方法，通过调整电压的频率和幅值，使得交流电机能够按照预期的方式运行。
其中，相电压波形是SVPWM技术中的重要指标之一，它直接影响到交流电机的性能和运行效果。
在SVPWM技术中，相电压波形是通过调整电压的占空比来实现的。
在每个电压矢量周期内，通过改变电压的占空比，使得交流电机的相电压波形能够尽可能接近正弦波形。
这样可以减小电机的谐波失真，提高电机的运行效率。
为了实现相电压波形的控制，SVPWM技术采用了三相电压矢量图的方式进行分析和计算。
通过将三相电压分解为两个正弦波和一个直流分量，可以得到三个电压矢量的大小和相位差。
然后，通过调整电压矢量的占空比和相位差，可以实现相电压波形的控制。
在SVPWM技术中，常用的相电压波形包括正弦波、三角波和方波等。
其中，正弦波是最理想的相电压波形，它具有良好的谐波特性
和稳定的运行效果。
而三角波和方波则是通过调整电压的占空比和相位差来实现的，它们在实际应用中可以满足不同的控制需求。
除了调整电压的占空比和相位差，SVPWM技术还可以通过改变频率和幅值来控制相电压波形。
通过调整频率，可以改变相电压波形的周期和频率响应；通过调整幅值，可以改变相电压波形的幅值大小和输出功率。
svpwm相电压波形是一种重要的控制参数，在交流电机控制中起着至关重要的作用。
通过调整电压的占空比、相位差、频率和幅值等参数，可以实现相电压波形的精确控制，提高交流电机的性能和运行效果。
随着电力电子技术的不断发展和创新，相电压波形控制技术将进一步完善和提高，为交流电机控制带来更多的发展机遇和挑战。