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本文主要是關(guān)于svpwm變頻調(diào)速的相關(guān)介紹，并著重對svpwm與SPWM進(jìn)行了詳盡的區(qū)分介紹。
SVPWM
SVPWM的主要思想是以三相對稱正弦波電壓供電時三相對稱電動機(jī)定子理想磁鏈圓為參考標(biāo)準(zhǔn)，以三相逆變器不同開關(guān)模式作適當(dāng)?shù)那袚Q，從而形成PWM波，以所形成的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫰錅?zhǔn)確磁鏈圓。傳統(tǒng)的SPWM方法從電源的角度出發(fā)，以生成一個可調(diào)頻調(diào)壓的正弦波電源，而SVPWM方法將逆變系統(tǒng)和異步電機(jī)看作一個整體來考慮，模型比較簡單，也便于微處理器的實(shí)時控制。
原理
普通的三相全橋是由六個開關(guān)器件構(gòu)成的三個半橋。這六個開關(guān)器件組合起來（同一個橋臂的上下半橋的信號相反）共有8種安全的開關(guān)狀態(tài)。 其中000、111（這里是表示三個上橋臂的開關(guān)狀態(tài)）這兩種開關(guān)狀態(tài)在電機(jī)驅(qū)動中都不會產(chǎn)生有效的電流。因此稱其為零矢量。另外6種開關(guān)狀態(tài)分別是六個有效矢量。它們將360度的電壓空間分為60度一個扇區(qū)，共六個扇區(qū)，利用這六個基本有效矢量和兩個零量，可以合成360度內(nèi)的任何矢量。
當(dāng)要合成某一矢量時先將這一矢量分解到離它最近的兩個基本矢量，而后用這兩個基本矢量去表示，而每個基本矢量的作用大小就利用作用時間長短去代表。用電壓矢量按照不同的時間比例去合成所需要的電壓矢量。從而保證生成電壓波形近似于正弦波。
在變頻電機(jī)驅(qū)動時，矢量方向是連續(xù)變化的，因此我們需要不斷的計算矢量作用時間。為了計算機(jī)處理的方便，在合成時一般是定時器計算（如每0.1ms計算一次）。這樣我們只要算出在0.1ms內(nèi)兩個基本矢量作用的時間就可以了。由于計算出的兩個時間的總和可能并不是0.1ms（比這?。?，而那剩下的時間就按情況插入合適零矢量。 由于在這樣處理時，合成的驅(qū)動波形和PWM很類似。因此我們還叫它PWM，又因這種PWM是基于電壓空間矢量去合成的，所以就叫它SVPWM了。
svpwm變頻調(diào)速原理
SVPWM原理
電壓空間矢量PWM（SVPWM）的出發(fā)點(diǎn)與SPWM不同，SPWM調(diào)制是從三相交流電源出發(fā)，其著眼點(diǎn)是如何生成一個可以調(diào)壓調(diào)頻的三相對稱正弦電源。而SVPWM是將逆變器和電動機(jī)看成一個整體，用八個基本電壓矢量合成期望的電壓矢量，建立逆變器功率器件的開關(guān)狀態(tài)，并依據(jù)電機(jī)磁鏈和電壓的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)恒磁通變壓變頻調(diào)速。若忽略定子電阻壓降，當(dāng)定子繞組施加理想的正弦電壓時，由于電壓空間矢量為等幅的旋轉(zhuǎn)矢量，故氣隙磁通以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)，軌跡為圓形。
SVPWM比SPWM的電壓利用率高15%，這是兩者最大的區(qū)別，但兩者并不是孤立的調(diào)制方式，典型的SVPWM是一種在SPWM的相調(diào)制波中加入了零序分量后進(jìn)行規(guī)則采樣得到的結(jié)果，因此SVPWM有對應(yīng)SPWM的形式。反之，一些性能優(yōu)越的SPWM方式也可以找到對應(yīng)的SVPWM算法，所以兩者在諧波的大致方向上是一致的，只不過SPWM易于硬件電路實(shí)現(xiàn)，而SVPWM更適合于數(shù)字化控制系統(tǒng)。
圖 1中，開關(guān)矢量［ a b c ］T共有8種取值，即6個IGBT的開關(guān)狀態(tài)的組合一共有8個，這8種開關(guān)組合決定了8個基本空間矢量，如圖3所示。將兩個相鄰的基本空間矢量 U0和 U60所包圍的電壓Uout映射到和軸6-8上，得到式1，其中 T表示一個 PWM 周期時間長度，T1和T2分別是在一個周期時間T中基本空間矢量U0和U60各自的作用時間，T是零矢量在一個周期中的作用時間，T0+T1+T2=T。
如果定義式2，則可以得到每個扇區(qū)中包圍這個扇區(qū)的兩個基本矢量在一個PWM周期中的作用時間T1和 T29-10}，如表 1所示。
對于式3，定義3個變量a，b，c，如果Vref1》0，則a=1，否則a=0；如果 Vref2》0，則 b=1，否則b=0;如果Vref3》0，則c=1，否則c=0。設(shè)N=4c+2b+a，則很容易得到N與扇區(qū)數(shù)sector的對應(yīng)關(guān)系，如表1。
為了保證三相橋臂在一個PWM周期中導(dǎo)通的占空比，所應(yīng)設(shè)置的比較值分別定義為Tcm1，Tcm2和Tcm3，并定義式4，則N與扇區(qū)數(shù)sector及Tcm 1，Tcm2和Tcm3的關(guān)系如表1所示。將Tcm1，Tcm2和Tcm3與設(shè)置為連續(xù)增 /減模式的DSP芯片定時器進(jìn)行比較后得到PWM脈沖 ，控制圖1中的3個橋臂的通斷，從而在PM SM的3相定子繞組產(chǎn)生相位差為120°的正弦波形電流 ，形成圓形磁場，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
svpwm與SPWM區(qū)別
按照波形面積相等的原則，每一個矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制（SPWM），這種序列的矩形波稱作SPWM波。
圖為三相PWM波形，其中
urU、urV、urW為U，V，W三相的正弦調(diào)制波uc為雙極性三角載波；
uUN’、uVN’、uWN’為U，V，W三相輸出與電源中性點(diǎn)N之間的相電壓矩形波形；
uUV為輸出線電壓矩形波形，其脈沖幅值為+Ud和-Ud；
uUN為三相輸出與電機(jī)中點(diǎn)N之間的相電壓。
經(jīng)典的SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及輸出電流的波形。而電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流，使之在正弦波附近變化，這就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步。然而交流電動機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。
如果對準(zhǔn)這一目標(biāo)，把逆變器和交流電動機(jī)視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”，而磁鏈的軌跡是交替是由使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又稱“電壓空間矢量PWM（SVPWM，Space Vector PWM）控制”。
隨著逆變器工作狀態(tài)的切換，電壓空間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn)π/3，直到一個周期結(jié)束。這樣，在一個周期中6個電壓空間矢量共轉(zhuǎn)過2π弧度，形成一個封閉的正六邊形。
在一個周期內(nèi)，6個磁鏈空間矢量呈放射狀，矢量的尾部都在O點(diǎn)，其頂端的運(yùn)動軌跡也就是6個電壓空間矢量所圍成的正六邊形。
在任何時刻，所產(chǎn)生的磁鏈增量的方向決定于所施加的電壓，其幅值則正比于施加電壓的時間。如果交流電動機(jī)僅由常規(guī)的六拍階梯波逆變器供電，磁鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場，這顯然不象在正弦波供電時所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場那樣能使電動機(jī)獲得勻速運(yùn)行。如果要逼近圓形，可以增加切換次數(shù)，設(shè)想磁鏈增量由圖中的11，12，13，14這4段組成。這時，每段施加的電壓空間矢量的相位都不一樣，可以用基本電壓矢量線性組合的方法獲得。
傳統(tǒng)的SPWM方法從電源的角度出發(fā)，以生成一個可調(diào)頻調(diào)壓的正弦波電源為目的。SVPWM方法將逆變系統(tǒng)和異步電機(jī)看作一個整體來考慮，模型比較簡單，也便于微處理器的實(shí)時控制。SVPWM本身的產(chǎn)生原理與PWM沒有任何關(guān)系，只是像罷了，SVPWM合成的驅(qū)動波形和PWM很類似，因此我們還叫它PWM，又因這種PWM是基于電壓空間矢量去合成的，所以就叫它SVPWM了。
綜上所述，SVPWM與SPWM的原理和來源有很大不同，但是他們確實(shí)殊途同歸的。SPWM由三角波與正弦波調(diào)制而成，而SVPWM卻可以看作由三角波與有一定三次諧波含量的正弦基波調(diào)制而成。相比之下SVPWM的主要有以下特點(diǎn)：
（1）在每個小區(qū)間雖有多次開關(guān)切換，但每次開關(guān)切換只涉及一個器件， 所以開關(guān)損耗小。
?。?）利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計算簡單。
?。?）逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，比一般的SPWM逆變器 輸出電壓高15%
結(jié)語
關(guān)于svpwm變頻調(diào)速的相關(guān)介紹就到這了，希望本文能對你有所幫助。
工商網(wǎng)監(jiān)
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