《SVPWM控制》PPT课件

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1、第二章SVPWM控制专题山东大学4.电压空间矢量PWM（SVPWM）控制问题的提出经典的SPWM控制主要着眼于使变频器的输出电压尽量接近正弦波；电流滞环跟踪控制则直接控制输出电流，使之在正弦波附近变化，这就比只要求正弦电压前进了一步；然而交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。www.sdu.edu.cn4.电压空间矢量PWM（SVPWM）控制如果把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其效果应该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制”。下面的讨论将表明，磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称

2、“电压空间矢量PWM（SVPWM，SpaceVectorPWM）控制”。www.sdu.edu.cn4.电压空间矢量PWM（SVPWM）控制空间矢量的定义交流电动机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，如果再考虑到它们所在绕组的空间位置，如图所示，可以定义为空间矢量uA0，uB0，uC0。www.sdu.edu.cn4.电压空间矢量PWM（SVPWM）控制定子电压空间矢量：uA0、uB0、uC0的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时间按正弦规律脉动，时间相位互相错开的角度也是120°。合成空间矢量：由三相定子电压空间矢量相加合成的空间矢量us是一个旋转的空间矢量，它的幅值是每

3、相电压值的3/2倍。www.sdu.edu.cn4.电压空间矢量PWM（SVPWM）控制合成空间矢量us用公式表示，则有（2-14）如果uAO、uBO、uCO是角频率为1的三相对称正弦波电压，那么电压矢量uS就是以角频率1按逆时针方向匀速旋转的空间矢量。而空间矢量uS在三相坐标轴（A，B，C）上的投影就是对称的三相正弦量。www.sdu.edu.cn4.电压空间矢量PWM（SVPWM）控制电压与磁链空间矢量的关系用合成空间矢量表示的定子电压方程式为式中us—定子三相电压合成空间矢量；Is—定子三相电流合成空间矢量；Ψs—定子三相磁链合成空间矢量。（2-15）www.sdu.edu.cn电

4、压与磁链空间矢量的关系当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在式（2-15）中所占的成分很小，可忽略不计，则定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为（2-16）（2-17）或www.sdu.edu.cn4.电压空间矢量PWM（SVPWM）控制磁链轨迹当电动机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形（一般简称为磁链圆）。这样的定子磁链旋转矢量可用下式表示。（2-18）其中Ψm是磁链Ψs的幅值，1为其旋转角速度。www.sdu.edu.cn4.电压空间矢量PWM（SVPWM）控制由式（2-16）和式（2-18）可得（2-19）上式表明

5、，当磁链幅值一定时，us的大小与1（或供电电压频率）成正比，其方向则与磁链矢量正交，即磁链圆的切线方向www.sdu.edu.cn磁链轨迹与电压空间矢量运动轨迹的关系如图所示，当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动2弧度，其轨迹与磁链圆重合。这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。www.sdu.edu.cn三相逆变器的开关状态表www.sdu.edu.cn以u0，u1，u2u7分别表示8个工作状态对应的电压空间矢量，在复平面上可以得到如图2-28所示的电压空间矢量图。其中，u0和u7对应着电动机三相绕组电压为零，故称为零矢量。(

6、010)C(001)(011)（101）(100)(110)ReAImB图2-28a电压空间矢量www.sdu.edu.cn电压空间矢量的扇区划分为了讨论方便起见，可把逆变器的一个工作周期用6个电压空间矢量划分成6个区域，称为扇区（Sector），如图所示的Ⅰ、Ⅱ、…、Ⅵ，每个扇区对应的时间均为/3。图2-28b电压空间矢量图(010)C(001)(011)（101）(100)(110)ReAImBⅠⅡⅢⅣⅤⅥowww.sdu.edu.cn对于六脉波的逆变器，在其输出的每个周期中6种有效的工作状态各出现一次。逆变器每隔/3时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这/3时刻内则保持不变。随

7、着逆变器工作状态的切换，电压空间矢量的幅值不变，而相位每次旋转/3，直到一个周期结束。www.sdu.edu.cn这样，在一个周期中6个电压空间矢量共转过2弧度，形成一个封闭的正六边形，如图所示。图2-29六脉波逆变器供电时电压空间矢量与磁链矢量www.sdu.edu.cn在/3所对应的时间t内，施加u1的结果是使定子磁链1产生一个增量，其幅值与

8、u1

9、成正比，方向与u1一致，最后得到新的磁链，