电机控制SVPWM原理

SVPWM控制技术

开关工作状态采用180°导通型，功率开关器件共有8种工作状 态，其中6 种有效开关状态，2 种零状态(这时 逆变器没有输出电压)

图3 三相逆变器-异步电动机调速系统主电路原理图

开关函数与开关模式 定义开关函数: Si=

10

当上桥臂器件导通时当下桥臂器件导通时 ( i=A,B,C)

则每一时刻的us将由此时的三个开关函数值 唯一确定,记作us(SA,SB,SC),并称 (SA,SB,SC)在 不同数值下的组合为变频器的开关模式(开 关代码).

开关状态表序号 1 2 2 4 5 6 7 8 VT6 VT1 VT2 VT1 VT2 VT3 VT2 VT3 VT4 VT3 VT4 VT5 VT4 VT5 VT6 VT5 VT6 VT1 VT1 VT3 VT5 VT2 VT4 VT6 开 关 状 态 开关代码 100 110 010 011 001 101 111 000

开关控制模式

(a)开关模式分析

+

设工作周期从100 状态开始，这时 VT6、VT1、VT2导 通，其等效电路如 图所示。各相对直 流电源中点的电压 幅值为UAO’ = Ud / 2 UBO’ = UCO’ = - Ud /2

idUd

VT1

iAO

VT6

iB

VT2

iC

-

(b)工作状态100的合成电压空间矢量 由图可知，三相的合 成空间矢量为 u1,其 幅值等于Ud,方向沿B -uCO u1 uAO -uBO C A

A轴(即X轴)。 u1 存在的时间为 /3,

之后，工作状态转为110。

u1 U AO U BOe

j120 o

U CO e

j 240 o

(c)工作状态110的合成电压空间矢量 和上面的分析相 似，合成空间矢 量变成图中的 u2 , 它在空间上滞后 于u1 的相位为 /3 弧度，存在 的时间也是 /3 。B-uCO’ uBO’ uAO’ A

u2

C

(d)每个周期的六边形 合成电压空间矢量 随着逆变器工作状 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。 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。

u4 u5

u3 u7 u8

u2 u1

u6

电压空间矢量的扇区(Sector)划分

图7

电压空间矢量的放射形式和6个扇区

线性组合方法(以在区域I为例说明)设在一个换相 周期时间T0 内，可 用两个矢量之和表 示由两个矢量线性 组合后的新电压矢 量us ,其相位为 。图6 电压空间矢量的线性组合

t1 t2 us u1 u2 us cos jus sin T0 T0

(10)

作用时间的确定

根据各个开关状态的线电压表达式可以推出 t1 t 2 jπ 3 t1 t2 jπ 3 us U d U d e U d e T T T0 T0 0 0 t1 t 2 1 t1 t 2 π π 3 U d cos j sin U d j T0 T0 3 3 2 T0 T0 2 t1 t2 3t 2 U d T 2T j 2T 0 0 0(11)

比较式(10)和式(11),令实数项和 虚数项分别相等，则 t1 t2 us cos

T 2T U d 0 0

3t2 us sin Ud 2T0

解 t1和 t2 ,得

t1 2U r π sin( ) T0 3 3U dt2 2 us sin T0 3 Ud

零矢量的使用 换相周期 T0 应由旋转磁场所需的频率决 定， 设零矢量 u7 和 u8 的作用时间为t7和t8。 为了减少功率器件的开关次数，一般使 u7 和 u8 各占一半时间，因此

1 t7 t8 (T0 t1 t 2 ) 2

≥0

(16)

开关状态顺序原则 在实际系统中，应该尽量减少开关状态变 化时引起的开关损耗，因此不同开关状态 的顺序必须遵守下述原则：每次切换开关 状态时，只切换一个功率开关器件，以使 开关损耗最小。

T0 区间的电压波形虚线间的每一 小段表示一种 工作状态

图8

第Ⅰ扇区内一段T0区间的开关序列与逆变器三相电压波形