磁链与电压的关系
异步电机磁链-定义说明解析
异步电机磁链-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述异步电机作为一种常见的电机类型，在工业生产中起着重要作用。
其工作原理是基于磁链的产生和控制，磁链的大小和稳定性对异步电机的性能有着重要的影响。
因此，研究和控制异步电机的磁链是电机领域的重要课题之一。
本文将深入探讨异步电机磁链的重要性以及磁链调节技术，以期为电机领域的研究和应用提供有益的参考。
1.2 文章结构本文将首先介绍异步电机的基本原理，包括其工作原理、结构特点和应用领域。
接着将重点讨论磁链在异步电机中的重要性，包括其对电机性能和运行稳定性的影响。
随后将介绍异步电机磁链调节技术，包括在不同工况下如何调节磁链以实现电机的性能优化和能效提升。
最后将对本文进行总结，并展望异步电机磁链调节技术在未来的应用前景。
整个文章结构将围绕着异步电机磁链这一主题展开，从基础原理到技术应用，带领读者深入了解这一领域的相关知识和发展趋势。
1.3 目的目的：本文旨在深入探讨异步电机磁链的重要性以及磁链调节技术，以此帮助读者更好地理解异步电机的工作原理和性能特点。
同时，通过对磁链调节技术的介绍，为读者提供在实际工程中优化异步电机性能的方法和思路。
最终旨在推动异步电机技术的发展和应用，为工业生产和能源领域的进步做出贡献。
2.正文2.1 异步电机基本原理异步电机是一种常见的电动机，其工作原理是基于磁场的相互作用。
它由定子和转子两部分组成。
定子上绕制有三相绕组，通以交流电源，产生旋转磁场。
转子则是由导体材料制成的圆柱体，处于旋转磁场中。
当定子通电后，产生的磁场会诱导出转子中的感应电流，从而在转子上产生额外的磁场。
这两个磁场之间的相互作用使得转子会跟随旋转磁场一起旋转，从而驱动机械设备工作。
异步电机的工作原理基于电磁感应定律和洛伦兹力。
根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势，从而诱导出感应电流。
而根据洛伦兹力，感应电流会在磁场中受到力的作用，从而产生旋转力矩。
电机拖动作业-哈工大
图 4 三相桥式 PWM 逆变器的双极性 SPWM 波形
1.2 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， 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。 SVPWM 运用电压平均值等效原理，在每个调制周期内，根据给定电压矢量所处的扇区， 通过控制该扇区两个有效工作电压矢量作用时间的长短， 来合成该给定电压矢量， 剩余时间 由零电压矢量作用。三相电压源型逆变器电动机系统如图 5 所示。
图 2 对称规则采样法
设正弦调制信号波为 u r a sin r t ，式中，a 称为调制度，0≤a<1；r 为正弦信号波 角频率，从图中可得如下关系式
1 a sin r tD 2 /2 Tc / 2
因此可得脉宽时间为
Tc (1 a sin r tD ) 2
SPWM与SVPWM的原理、算法以及两者的区别
SPWM与SVPWM的原理、算法以及两者的区别所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
它广泛地用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。
三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。
SPWM（Sinusoidal PWM）法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。
前面提到的采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。
spwm与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。
SVPWM和SPWM的比较
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。
SPWM与SVPWM之比较 (2)
一、 原理比较
(1)、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. (2)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.
SVPWM原理 超易懂讲解演示幻灯片
扇 区 内 的 区 间 包 含 t1 ， t2，t7 和 t8 共4段，相 应的电压空间矢量为
u1，u2，u7 和 u8 ，即 100，110，111 和 000 共4种开关状态。
电压空间矢量的线性组合 36
（4）电压空间矢量的线性组合与控制
us
cos Tt10
t2 2T0
Ud
us sin
3t2 2T0
Ud
解 t1和 t2 ，得
t1 uscos1ussin
T0 Ud
3 Ud
(13)
t2 2 us sin
T0 3 Ud
(14) 32
（4）电压空间矢量的线性组合与控制
4) 零矢量的使用
换相周期 T0 应由旋转磁场所需的频率决定， T0 与 t1+ t2 未必相等，其间隙时间可用零矢量 u7 或 u8 来填补。为了减少功率器件的开关次数，一般 使 u7 和 u8 各占一半时间，因此
211 (7)
21
(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
依此类推，可以写成 的通式
uit Ψi i1 ,2, 6(8)
i1i i
(9)
总之，在一个周期内，6个磁链空间矢量呈放射
状，矢量的尾部都在O点，其顶端的运动轨迹也就
是6个电压空间矢量所围成的正六边形。
22
(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
电压空间矢量运动轨迹
在常规的 PWM 变压变频调速系统中，感应电 动机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。
永磁同步电动机控制策略
永磁同步电动机控制策略综述1 引言近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。
永磁同步电动机具有体积小，损耗低，效率高等优点，在节约能源和环境保护日益受到重视的今天，对其研究就显得非常必要。
因此，这里对永磁同步电机的控制策略进行综述，并介绍了永磁同步电动机控制系统的各种控制策略发展方向。
2 永磁同步电动机的数学模型当永磁同步电动机的定子通入三相交流电时， 三相电流在定子绕组的电阻上产生电压降。
由三相交流电产生的旋转电枢磁动势及建立的电枢磁场，一方面切割定子绕组，并在定子绕组中产生感应电动势； 另一方面以电磁力拖动转子以同步转速旋转。
电枢电流还会产生仅与定子绕组相交链的定子绕组漏磁通， 并在定子绕组中产生感应漏电动势。
此外，转子永磁体产生的磁场也以同步转速切割定子绕组，从而产生空载电动势。
为了便于分析，在建立数学模型时，假设以下参数[2-3]：② 忽略电动机的铁心饱和；②不计电机中的涡流和磁滞损耗；③定子和转子磁动势所产生的磁场沿定子内圆按正弦分布，即忽略磁场中所有的空间谐波；④各相绕组对称，即各相绕组的匝数与电阻相同，各相轴线相互位移同样的电角度。
在分析同步电动机的数学模型时，常采用两相同步旋转（d ，q ）坐标系和两相静止（α，β）坐标系。
图1 给出永磁同步电动机在（d ，q ）旋转坐标系下的数学模型[4]。
(1) 定子电压方程为：d d d q f u p ri ψψω=+- （1） q q q d f u p ri ψψω=++ （2）式中：r 为定子绕组电阻；p 为微分算子，p=d/dt ；d i ，q i 为定子电流；d u ，q u 为定子电压；d ψ，q ψ分别为磁链在d ，q 轴上的分量；f ω为转子角速度（ω=f ω p n ）；p n 为电动机极对数。
(2)定子磁链方程为：d d d f L i ψψ=+ （3）q q q L i ψ= （4）式中：f ψ为转子磁链。
svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM区别
svpwm变频调速原理详解svpwm与SPWM区别本文主要是关于svpwm变频调速的相关介绍，并着重对svpwm与SPWM进行了详尽的区分介绍。
SVPWMSVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。
原理普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥。
这六个开关器件组合起来（同一个桥臂的上下半桥的信号相反）共有8种安全的开关状态。
其中000、111（这里是表示三个上桥臂的开关状态）这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。
因此称其为零矢量。
另外6种开关状态分别是六个有效矢量。
它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区，利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成360度内的任何矢量。
当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量，而后用这两个基本矢量去表示，而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。
用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的电压矢量。
从而保证生成电压波形近似于正弦波。
在变频电机驱动时，矢量方向是连续变化的，因此我们需要不断的计算矢量作用时间。
为了计算机处理的方便，在合成时一般是定时器计算（如每0.1ms计算一次）。
这样我们只要算出在0.1ms内两个基本矢量作用的时间就可以了。
由于计算出的两个时间的总和可能并不是0.1ms（比这小），而那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。
由于在这样处理时，合成的驱动波形和PWM很类似。
因此我们还叫它PWM，又因这种PWM是基于电压空间矢量去合成的，所以就叫它SVPWM了。
svpwm变频调速原理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。