空间电压矢量过调制技术的两种简便算法及仿真研究
空间矢量算法计算

啊一直以来对SVPWM原理和实现方法困惑颇多,无奈现有资料或是模糊不清,或是错误百出。
经查阅众多书籍论文,长期积累总结,去伪存真,总算对其略窥门径。
未敢私藏,故公之于众。
其中难免有误,请大家指正,谢谢!此文的讲解是非常清楚,但是还是存在一些错误,本人做了一些修正,为了更好的理解整个推导过程,对部分过程进行分解,并加入加入7段和5段时调制区别。
1 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。
1.1 SVPWM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2-8 示。
设直流母线侧电压为Udc,逆变器输出的三相相电压为UA、UB、UC,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UA(t)、UB(t)、UC(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°。
矩阵变换器空间矢量PWM过调制策略的研究

407 ) 30 4
摘
要 :针对矩阵变换器在实 际应用中存在电压传输 比较低的问题 , 于空 间矢 量 P 基 WM 研究 了矩阵变换器 的两种过调制策 略。在 过
调制策略中根据 电压调制系数不同 , 出了参考 电压矢量不 同的调整 策略 , 高电压传 输 比。在 M r A 给 以提 AZ B下对过调制策 略 l
为虚 拟直流母
线 电压 , 为期 望输
出相 电压矢量 幅值 。
当 m=1时 , 出 输 相电压 矢量 轨迹 为六 边形 的内切 圆。当 m。 ,
=
调 制区域内 , 电压传 输 比的理 想最 大值 只有 8.%。针对 矩 阵 66 变换器 电压传输 比低 的 问题 , 文研 究 了矩 阵变换 器空 间矢量 本
《 气自 化 2 1 第3卷第4 电 动 ) 1年 3 0 期
控制理论及其应用
Co t h o y& I p iain nr T e r oI t Ap l t s s c o
矩 阵变 换器 空 间矢量 P WM 过 调 制 策 略 的研 究
何 红 颜
( 中光 电技术研究所 , 华 湖北 武汉
v l e t n f r n ai c o d n o te df r n o tg d lt n r t s T e s lt n r s a c fo e mo u ai n s h me s ot r ser g r t a c r ig t i e e t v l e mo u ai ai . h i a i e e r h o v r d lt c e s i g a a i o h a o o mu o o c rid u d rMAT AB T e s lt n r s l e s o d ta h r p s d s a e v co v r d lt n s h me a f ci ey a r n e e L . h i ai e u t a h we h tt e p o o e p c e t ro e mo u ai c e s c n e e t l mu o sr o v
电压空间矢量脉宽调制的算法仿真实现

关 键 词 :电 压 空 间 矢 量 脉 宽调 制 ;S WM;MA L B;仿 真 P TA 中图 分 类 号 :T 3 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :17 — 8 X (0 7 0 0 6 0 MI 6 1 3 0 20 ) 2— 0 2— 2
Sm uain o l g p c co i l t f Vo t e S a e Ve t r o a
Ab t a t B n lzn h r cp e o VP M n d ti,t e p o e si V n o t n sn s r c : y a a y i g te p i il fS W n i ea l h rc s s e u ,a d u i g MAT A / I L B S MUL NK , cd V d S - I a l e e VP
Apr 2 07 .0
电压 空 间矢 量 脉 宽 调 制 的 算 法仿 真 实现
江 风 云 ・
Hale Waihona Puke (.南 昌大 学 ,江 西 南昌 304 ;2 1 30 7 .宜春 学院 ,江西 宜春
360 ) 300
摘
要 :详 细 分 析 了 S P V WM 原 理 ,介 绍 了 S P V WM 的 产 生过 程 ,利 用 MA L B SM LN 实现 了 S P T A /I U IK V wM
WM.
Ke r s v l g p c e t r S W M ; MAT AB; smua in y wo d : ot e s a e v co ; P a L i lt o
传统 的 S WM控制技 术主要 着眼于使 逆变器输 出电压 P
尽量 接 近 正 弦 波 ,对 电 流 波 形 一 般 只 能 采 取 间 接 控 制. 而 在 实 际应 用 中 ,异 步 电 机 需 要 输 入 电 流 尽 量 接 近 正 弦 波 , 从 而在 空 间 上 形 成 圆 形 旋 转 磁 场 ,产 生 稳 定 的 电 磁 转 矩 . 如果 对 准 这 一 目标 ,按 照 跟 踪 圆形 磁 场 来 控 制 P WM 电压 ,
空间电压矢量调制svpwm技术

空间电压矢量调制svpwm技术
空间电压矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation,简称SVPWM)是一种在电机控制中得到普遍应用的一种技术。
它具有传统占空比调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)电流良好的性能和空间矢量调制(Space Vector Modulation,简称SVM)的矢量控制优势。
SVPWM的动作变的更为温和,不会出现PWM的跳变峰值,也不会出现SVM的明显的数字步进现象。
同时,SVPWM可以实现更高的转矩精度。
SVPWM技术是由角度切换极坐标系和占空比调制矢量矢量组成,用以驱动同步电机的一种方法。
其特点是:采用多相电容网络,根据外部控制计算输出控制矢量,通过最小二乘算法,得到三相电压控制矢量,可以在模拟和数字单元之间进行无损变换。
最后,再将计算出的三控制矢量分解为二级占空比和重迭开关信号,在这个过程中不需要使用任何滤波器或步进正弦发生器,也可以实现电流的控制。
三电平逆变器空间电压矢量控制算法仿真研究概要

图2三电平逆变器空间电压矢量图1引言近年来,在高压、大功率变换电路中,一种新型的变换器———箝位二极管式电压型三电平逆变器,由于其相对于传统两电平电压型逆变器表现出明显的优势,引起了越来越多的关注[1~3]。
电压型逆变器输出性能主要取决于调制算法,SVPWM技术以其易于数字实现,电压利用率高等优点,得到了广泛应用。
但是,三电平逆变器的缺点是控制策略较复杂和出现中点电压不平衡问题[2,3]。
为此,本文基于传统二电平逆变器空间电压矢量控制原理,提出一种以平衡三电平逆变器中点电压为出发点的控制思想,即将所有扇区都划归第一扇区的空间电压矢量控制思想,简化了控制算法,从根本上解决了三电平逆变器中点电压不平衡的问题。
2三电平电压空间矢量原理图1给出了三电平逆变器的电路图。
三电平逆变器每桥臂有4个开关器件,引入开关函数Sa,Sb,Sc,则其应是三态开关变量(分别定义为0,1,2),对应的输出相电压为-Ud/2,0,+Ud/2(Ud为直流回路电压)。
故三相三电平逆变器合成电压矢量数为33=27种。
其中有效电压矢量有19种。
图2示出三电平逆变器空间电压矢量图。
电压矢量可分为大矢量,中矢量,小矢量和零矢量,其中PPP,OOO和QQQ为零矢量状态;还有6个模长为Ud/3的小矢量;6个模长为! Ud/3的中矢量,以及6个模长为2Ud/3的大矢量,它们把正六边形等分为6个大三角形区,而每个大三角形区域又被分为4个小三角形区。
结合空间电压矢量图可得三电平逆变器三相电压合成机理:任意时刻的三相电压ua,ub,uc可由3个相邻的空间电压矢量合成,当电压矢量沿着逆时针或顺时针方向旋转时,空三电平逆变器空间电压矢量控制算法仿真研究张卫丰,余岳辉,刘璐(华中科技大学,湖北武汉430074)摘要:分析了三电平空间电压矢量调制基本原理,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制(SpaceVectorMdulation,SVM)算法,给出了小三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量的作用顺序和(SpaceVectorPulseWidthMdulation,SVPWM)信号的产生方法,探讨了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素,并推导了各合成电压矢量的作用时间。
两电平空间矢量脉宽调制的简化算法和电压谐波分析方法_于心宇_魏应冬_姜齐荣

1 1 U a 1 U 2 2 2 (2) Ub U 3 3 3 0 U c 2 2 式中:Uα、Uβ 为 αβ 坐标系下的变量;Ua、Ub、Uc
为 abc 坐标系下的变量。
V2(010) III V0(000) V7(111) VI V5(101)
Vref
II
V6(110) I V4(100)
图 2 电压空间矢量及扇区分布图 Fig. 2 Voltage space vectors and sectors
若已知三相参考电压分别为 UAr、UBr、UCr,则 通过式(2)可得到参考电压矢量 Vref 在 αβ 坐标系下 的坐标。SVPWM 的基本思想是,通过伏秒平衡的 原则, 将 Vref 表示为其相邻的 2 个非零基本矢量 Vm 和 Vn 的线性组合: Vref VmTm / Ts VnTn / Ts
IV V1(001) V V3(011)
1 U dc 2 N
1 U dc 2
VT1 A
VT3 B
VT5 C VT2
Z O
VT4
VT6
图 1 两电平变流器结构图 Fig. 1 Schematic of a 2-level VSC
采用如式(2)所示的 abc-αβ 变换, [UAOj, UBOj, UCOj]T。 可以得到 Vj 在 αβ 坐标系下的坐标,并在如图 2 所 示的空间Байду номын сангаас量图绘出。其中 V0 和 V7 为零矢量,其 余 6 种基本矢量为非零矢量,并将整个坐标平面划 分为 6 个扇区。
Vol. 38 No. 9
3)用零矢量补足剩余的控制时间 TsTmTn,
记 V0 和 V7 的作用时间分别为 T0 和 T7,则有
电压空间矢量调制介绍
u a U m sin(t ) ub U m sin(t 2 / 3) u U sin(t 2 / 3) m c
2 u u a ub 2 u c 3
则它们对应的空间电压矢量定义为
电压空间矢量调制推导过程
设此时逆变器输出端电压为Uan,Ubn,Ucn,电动机上的相电压为Uao, Ubo,Uco,电动机中性点对逆变器参考点电压为 UNo,也就是零序电 压。这里N为电机中性点,O为逆变器直流侧零电位参考点,此时, 前述电机的定子电压空间矢量为
理想的三电平变换器电路的开关模型如图所示,每相桥臂的电路结 构可以简化为一个与直流侧相通的单刀三掷开关S
在正常情况下,以图中o点为变换器零电位参考点,则三电平电路的 一个桥臂只有UDC/2,0和-UDC/2三种可能输出电压值(或称为电平),即 每相输出分别有正P、零0、负n三个开关状态。电位参考点,此时每 相桥臂的可能输出电平值表示为UDC/2,0和-UDC/2,对应的每相输出表
这里X为a,b和c
电压空间矢量调制推导过程
因此,三相三电平变换器就可以翰出33 = 27种电压状态组合,对应 27组不同的变换器开关状态。此时,仍定义电压空间矢量为
U dc 1 2 2S a Sb Sc j 3 Sb Sc U k U dc S a Sb S c 3 6 组开关状态所对应的空间矢量如图 则在 α-β平面上,三电平变换器27
电压空间矢量调制推导过程
定义开关变量Sa、Sb、Sc代表各相桥臂的输出状态,则各相电压表示 为
U dc U dc U dc ua S a , ub S b , uc Sc 2 2 2
空间矢量调制PWM算法研究
Uα,Uβ 作为给定。 计算流程是:首先根据 Uα,Uβ 计算
出当前 Uref 所在的扇区 k。 其次根据式(2),(3)计算 t0,t1,t2,
并判断 t1
+ t2
>
Ts 2
,按照式(4),(5)进
行输出限制,这一过程由图 5 中的 cal T
模块完成。
然后利用 t0,t1,t2 以及 K、Ts 得到开 通、关断时刻,这一步骤由 change time 模
输出线电压波形如图 8 所示,对其两个周期做频谱分析,结果如图 9,可以看出谐波主要分布在载波
·16·
齐齐哈尔大学学报
2008 年
频率的整数倍周围,当载波频率较高即 Ts 很小时,主要谐波次数就会很高[5],对负载的影响很弱。
600
400
200
V 压
0
电
线
-200
-400
100
80
%/ 比
60
分
百 波
2 3 Udc
+
2t2
2 2t2 3 Udc
2 3 Udc
1 2
=
TsUα
3 2
= TsUβ
(1)
其中:Udc 为直流侧电压,Uα 为 Uref 在 α 轴上的分量,Uβ 为 Uref 在 β 轴上的分量。解得
收稿日期:2008-01-20 作者简介:刘正亮(1972-),江苏省阜宁县人,讲师,在读硕士,研究方向:电力电子与电力传动,E-mail:liuzhengliang0452@。
广泛。本文首先分析其基本原理,推导出各空间电压矢量的作用时间与次序,然后利用MATLAB/Simulink仿真
软件对算法进行了仿真研究。
电压空间矢量调制的交流调速技术的仿真教学
( V WM) as l i r rm o tevc r o t l f C sedajs bess m i peet .T es lin SP , i a o po a f h et nr pe dut l yt rsn d h i a o mu t n g oc ooA a e s e mu t
理。实 践证 明 :学生利用该软件进行计 算机仿 真 ,不仅 能够理 课 堂讲授 的理 论 ,而且 学会 了利 用 M T A-
L B软件来分析问题 的技巧与方法 。 A
关键 词 :空 间矢量 P WM ;矢量控 制 ;仿真教学
中图分类号 : P 9 . T 3 19 文献标识码 : A 文章编号 :10 - 5 (0 6 0 - 0 6 0 0 24 6 20 )9 0 8 — 4 9
p o r m sb s d o TL n tas a x r s h o d f n t n a d p n il s o h y tm.T e r s l o r g a i a e n MA AB a d i lo c n e p e s t e g o u c i n r cp e f t e s se o i h eut f p a t e s o s ta h t d n s n t ny c n c mp e e d t e t e re fS W M ,b tas se h n y i s i r c i h w h tt e su e t o l a o r h n h h o s o VP c o i u o ma tr t e a a s k l l l s l a d me h d wi h ot a e o TL f r u i g t i smua in s f a e b h o u e . n t o t t e s f r fMA AB at sn hs i lt ot r y t e c mp tr h w e o w Ke r s p c e tr P M ;v c o o t l i lt n ta h n y wo d :s a e v co W e trc n r ;smu ai e c i g o o
新型无扇区空间矢量脉宽调制算法的研究
新型无扇区空间矢量脉宽调制算法的研究李丹周波黄佳佳方斯琛(南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,南京, 210016)摘要:传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法需要进行扇区判断,编程实现复杂。
本文提出了一种基于新坐标系下的电压空间矢量脉宽调制的新算法。
该算法无需扇区判断即可直接求解三相桥臂开关的占空比;实现了对开关信号的直接求解。
与传统调制方法相比,大大简化了数字实现,提高了实时性。
仿真及实验结果表明了该方法的正确性和可行性。
关键词:空间矢量脉宽调制;三相逆变器;坐标系;新型调制算法;1引言在控制电机的三相逆变器中,空间矢量脉宽调制(SVPWM)和正弦脉宽调制(SPWM)为两种常用调制方式。
与SPWM近似正弦的输出电压不同,SVPWM的调制方法将逆变器和电机视为一个整体,着眼于使电机实现幅值恒定的旋转磁场。
与SPWM相比,功率器件的开关次数可以减少1/3,直流电压利用率可提高15%,能获得较好的谐波抑制效果,具有快速的响应等特点;并且,SVPWM调制方式更适合数字实现。
SVPWM的一系列优点使其得到了广泛应用,但缺点是数字控制复杂,因此许多文献致力于寻找SVPWM的简化算法[1]~[3]。
文献[1]改变了扇区划分方式,减少了一定的运算步骤;文献[2]使用新的扇区标号判别方法减少了三角运算,提高了运算速度。
以上这些改进一定程度上简化了SVPWM的数字实现,但由于简化都是针对传统调制算法的具体运算步骤进行的,因此改进有限。
本文通过对SVPWM的本质分析,提出了一种无扇区的全新实现方法。
该方法改变了SVPWM调制算法的实现思想,将整个向实用文档实用文档量空间视为整体,省略扇区的概念来达到算法的简化,与传统调制方法相比减小了编程难度,提高了运算实时性,有利于数字实现。
2 传统电压空间矢量脉宽调制方法三相全桥逆变器共八种开关模式,分别对应八个基本电压空间矢量U 0~U 7,如图1所示。
两个零矢量U 0、U 7幅值为0,位于原点。
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H L D = 1 - /‘l / ) Z “ n u V n ,
㈩
如 图 l所 示 ,开 关 S S S 两 种 状 态 , ¨ 。有
即 0和 l 。三相 开关构 成 一组 3位 二进 制 编码 ,分
式中, 为输出相 电压基波分量峰值;U 为输入逆 d c
0 引 言
空间电压矢量 (V WM)技术一经 问世就倍 SP 受青睐 ,已经成为三相逆变器 中最 重要 的调制方 式之一。它与传统 的正 弦脉 冲调制 ( P SWM)相 比,具有更宽的线性调制范 围,易于实现数字化 ,
调制 方法 简 单 ,电 流 谐 波 分 量 小 ,并 能 够 有 效 减
少转矩波动。评价逆变器 电源效率和 品质有 两个
性 能指标 :最 大 调 制 系 数 ( ) 和 电 流 畸变 因 数 MI
提高输出基波 电压,就需要 采用过调制 技术 ,使
逆变 器 工作在 非线 性 区域 。
(n ) T D 。其定义为:
1 过 调 制 理 论
r寰 I T
…
Al r CT : 1 I a e n r u e wo r p e e t t e meh d f S W M v r mo u a o . T e o e l RA ' Sp p ri t I i d o c st e r s n a i t o s o VP v o e d lt n i h vr
维普资讯
空间电压矢量过调制技术的两种简便算 法及仿 真研究
王展英
秦连城
中图分类号 :T 4 . M33 2
文献标识码 :A
文章编号 :10 -8 8 20 0 - 6 - 0 164 (07) 1 0 1 4 0 0
空 间电压 矢量过调 制技术 的两种简便算 法及仿 真研 究
61 —
修改 日期 :2 0 .12 O 6I - 4
一
维普资讯
比下 的输 出波 形进行 了仿真 ,验证 了此 算法 的可 行性 。 关键 词 :过调 制 ;逆 变器 ;空 间电压 矢量 ;仿真
Two M e h d f S PW M e o u a o n i l t n t o so V Ov r M d l t n a d S mu a o i i
WA G Z a ・ig I i ・ eg N h nyn ,Q N La c n nh ( ul n esyo lc o i a dT c nlg ,G in5 0 4 hn ) G inU i r t f et nc n e h o y ul 4 0 ,C ia i v i E r o i
电压利用率最高 ,M = , I l
= uc r 2 d 1,但是此时 /
谐 波 分 量 大 ,会 引起 转 矩 波 动 。在 线 性 条 件 下 , 谐 波分 量最 小 ,转 矩 波 动 很 小 ,相 电压 波 形 基 本
接近正弦 ,但是直 流母线 电压利 用率低。采 用正
弦 电压脉 冲调 制 时 ,线 性 条 件 下 的最 大 调 制 系 数 MI 0 75 = .8 ,采 用 空 间 电 压 矢 量 法 时 ,最 大 MI= 09 7 因此 对 于直 流 母 线 电压 有 限 的逆 变 器 ,要 .0 。
王展 英 ,秦连城
( 桂林 电子科技大学 ,桂林 5 10 ) 4 04
摘 要 :介绍 了两种典型的空间电压矢量 (V WM)过调制实现方法个 过 调 制 区的算 法 原理 和 计 算过 程 ;用 MA L B对 不 同调 制 TA
mo ua o n ld od rn go s v rmo ua o I n d o e d ua o I I i a e e d lt n icu e t i e tr in :o e d l t n a v rmo l t n I. nt sp p rt i w e i i h h
p i cp e a d c l u a n r c s o me o s i a ay e n d t i Il a e s a e o o t u otg a rn il a c t g p o e st t d l z d i eal 1 w v h p f u p t l e w s n l i w h sn . e v a smu a e n MA L i l td i T AB. I o cu in。 t e t o me o s a v l ae . n c n ls o h t d l ai td w h d KEY o=DS: O e d u a o W R v r mo l t n; I v  ̄ r S W M ; S mu a o i n e e ; VP il t n i
变 器的直流母线 电压 ; . 为输 出相 电压 基波 分 量有
别对应 8 种开关模式,形成 8 种定子电压矢量 。此 8 个电压矢量在空间上形成六边形的 6个扇区,其
效值 ; 为输出相电压 /次谐波分量有效值 ;2如 t ' u/ 1为六脉冲方式运行时 , r 输出相电压基波分量峰值。 逆 变器 以六 脉 冲 方 式 运 行 时 ,直 流 母 线 上 的
中
(o )和 oo
( l )为零矢量 ,其余 6 11 个有
” ( 扣 k=l ,… ,6 ( ) 、2 ) 2
效 工作 电压矢 量 表示 为 :
=
J
d ・ c
分别位于六边形的 6 个顶点 , 相邻两个工作矢量形
收 稿 日期 :2 0 -7 1 0 60 .1
成一个扇区。如图 2 所示。