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空间矢量调制技术(SVPWM)

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文章摘要

空间矢量脉宽调制(SVPWM)是一种用于三相电路的先进调制技术,其核心任务是根据八个基本空间矢量,通过时间加权合成任意期望的参考电压。SVPWM首先需要判断参考电压所在的扇区,然后计算合成该参考电压所需的各个空间矢量的作用时间。这些作用时间基于电压冲量等效原则确定,确保在调制周期内,每个开关器件的动作次数最少,以减少开关损耗。

在一个采样周期内,逆变器根据这些计算出的时间分配来开关相应的器件,从而输出所需的电压,实现对电机的精确控制。由于开关器件在每个调制周期内只开通和关断一次,开关频率与调制频率相同。


正文


       

空间矢量脉宽调制

Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)是用在三相电路中的调制方法。

SVPWM调制算法的任务是根据8个基本空间矢量,通过时间加权,合成任意想要的参考电压


No.1

扇区判定


首先根据空间矢量的夹角判断参考电压所处的扇区

       


No.2

矢量作用时间计算



       

在已知参考电压的扇区位置后,可以根据扇区的空间矢量分布,确定合成该参考电压所需的空间矢量代表的电压。

假设参考电压在第一扇区(0°~60°)时,就可以用u1,u2以及u0,u7四个基本矢量来合成,合成的办法是电压冲量等效原则

       

其中T0是U0(U7)的作用时间,T1是U1的作用时间,T2是U2的作用时间,Ts是一个调制周期,就是调制波的周期。

由于U0是原点零向量,因此考虑T1与T2作用时,在αβ坐标系下实部与虚部分别对应相等,得到

       

可求得T1与T2,再根据整个周期Ts求出T0,在这里假设采样频率非常高,即Ts足够小,那么参考电压就可以近似认为是两个相邻非零矢量与零矢量的叠加。



       

No.3

作用时间分配



       

知道了参考矢量的各分量的作用时间,就需要在逆变器中去分配这些时间,最常用的作用时间分配方法是基于开关动作最少的原则---在一个调制周期内,每个开关器件最多动作一次,减小开关损耗

按照上述原则,将一个采样周期Ts分成七段,采用两种零矢量,在第Ⅰ扇区,给出这种开关模式。

       

通过上图就可以通过三相逆变器得到所需的输出电压,从而达到控制电机的目的

由于开关器件在每个调制周期均开通和关断一次,因此开关频率等于调制频率。


     


来源:电力电子技术与新能源
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首次发布时间:2024-03-31
最近编辑:7月前
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