我理解的SVPWM（三）

Posted 2023-04-30

参考技术A 一、如何确定 合成矢量 所在扇区

如果有位置传感器可以直接根据采集的角度信息来确认所在扇区

如果没有位置传感器，这里介绍常用的一种确定扇区的方法。如下图，建立 两相垂直静止坐标系 alpha/beta，将合成矢量投影在该alpha和beta轴系上。

图1

结合上图对扇区角度和 坐标轴 正方向的定义，则针对第1到第6扇区，我们可以得到：

图2

然后，定义：

再定义3个变量A，B，C，并且

若X>0，则A = 1，否则 A =0；

若Y>0，则B = 1，否则 B =0；

若Z>0，则C = 1，否则 C =0；

令，N = 4C+2B+A

结合上表，可以得到下表扇区和N值的对应关系(扇区为第一列，N值在最后一列，中间3列是为了说明N值如何得到)。通过计算N值就可以得到对应扇区。

图3

得到扇区信息后，便可以根据如下的公式计算各扇区内基本矢量的作用时间。

详细推导SVPWM各扇区矢量作用时间mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2MjExNDMzNQ==&mid=2247484242&idx=1&sn=643127ae6a1609453a99d91b3af22cd2&chksm=ea515e22dd26d7349a61458fd46b90cdb4b8a5905d4040e2def4bd0f6e302ba16f38a6b6b0de&token=1486512698&lang=zh_CN#rd

二、SVPWM不同调制波形

前面的文章已经介绍了SVPWM的基本概念以及如何计算扇区，如何计算各扇区内的基本矢量作用时间。对于一个扇区内的给定 参考电压矢量 及其作用时间，在一个调制周期Ts内，有很多合成方法。对电机来说，它不关心基本矢量和零矢量如何分布，它只关心输出正弦的线电压。在一个周期内Ts内，基本矢量的分布不影响平均输出电压，但是会影响输出电压的线性调制区域和谐波特性。作为控制器设计者，我们关心基本矢量和零矢量的分布，因为不同的分布产生的 谐波 和功耗是不同的。我们要找到功耗和谐波都可接受的分布方式。

根据参考文献[1]，SVPWM的调制可以分为这两种，第一种是基于软件模式的合成，或者称之为连续模式(continuous modulation)，又可以称为七段式SVPWM。该方法可以有效降低谐波分量。另外一种是基于硬件模式的合成，或者称之为不连续模式(discontinuous modulation)，又可以称之为五段式SVPWM。该种模式的特点是在一个调制周期Ts内，只有一种零矢量参与，其中一个桥臂不进行开关切换，或者连接到电源或者连接到地。由于一个桥臂不进行开关切换，所以该方式相对于七段式来说，开关次数较少，开关损耗少。

下图是七段式SVPWM的开关切换顺序

图4

基于以上切换顺序，使用MATLAB仿真了线电压，相电压和端电压波形。同时，给出了端电压波形的FFT，从图中可以看出，端电压马鞍波主要包含 基波 和三次谐波。正式基于此特点，使其电压利用率高于SPWM。

图5  SVPWM线电压 (七段式)

图6  SVPWM相电压 （七段式）

图7 SVPWM端电压(七段式)

图8 SVPWM端电压FFT（七段式）

五段式的切换顺序如下图所示(仅包含第一扇区)。由于不同的零矢量及零矢量位置可以构造不同的五段式开关顺序，所以仿真了多种模式，分别如下图所示。

图9 五段式SVPWM（第一扇区）

图10 五段式SVPWM --  DPWMMAX端电压

图11 五段式SVPWM --  DPWMMIN端电压

图12 五段式SVPWM -- DPWM0端电压

图13 五段式SVPWM -- DPWM1端电压

五段式可以减少开关损耗并改善高调制系数时的波形质量，但是低调制系数时的波形质量较差。

【1】现代 永磁同步电机 控制原理及MATLAB仿真，袁雷等；

SPWM和SVPWM是啥？

参考技术A

1、SPWM

SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的、使用较广泛的PWM法。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。

2、SVPWM

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。

扩展资料：

SPWM原理：

一个连续函数是可以用无限多个离散函数逼近或替代的，因而可以设想用多个不同幅值的矩形脉冲波来替代正弦波，在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅的波形(假设分出的波形数目n=12)；

如果每一个矩形波的面积都与相应时间段内正弦波的面积相等，则这一系列矩形波的合成面积就等于正弦波的面积，也即有等效的作用。为了提高等效的精度，矩形波的个数越多越好，显然，矩形波的数目受到开关器件允许开关频率的限制。

参考资料来源：百度百科—SPWM

参考资料来源：百度百科—SVPWM