电气毕业论文7(7)

河北机电职业技术学院毕业设计（论文）

表现这几个矢量之间的关系，可以将这8个矢量绘制在复平面上，则6个非零矢量分别位于一个正六边形的6个顶点位置，而2个零矢量位于原点，如图3.3，图中可以看出，相邻两个非零矢量将正六边形外切园平分为6个顶角都是?/3的扇区。

图3.3逆变器输出电压空间矢量

由于逆变器输出电压空间矢量只可能处于7个离散的位置（U7和U0所处的位置相同）上，因此理论上讲是不可能产生真正的连续电压空间矢量运动的轨迹的。当然，根据式 ，在逆变器供电的情况下，也就不可能真正产生定子磁链矢量的运动轨迹。

如果在某个时间间隔?t内，逆变器的输出电压空间矢量恒定为Ux(x?0~7)，根据式（3.8），交流电机定子磁链空间矢量?s的运动规律可表达为

?s?Ux?t??s0 （3.8）

在?t内，如果Ux?0，且运动的速率与Ux?23Ud?s将沿着与Ux相同的方向匀速运动，成正比；如果Ux?0，则?s停止运行。由此可以想到，虽然逆变器理论上不可能产生真

正沿圆形轨迹运行的电压空间矢量，但是通过6个非零矢量和2个零矢量的“合理切换”，还是可以对电机定子磁链空间矢量的运动实施有效的控制，使其轨迹逼近正多边形甚至圆形如图3.4所示，这就是定子磁链矢量控制的基本原理。

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图3.4电机的正六边形磁链轨迹

3.2.3 电压空间矢量的合成方法

逆变器的8个输出电压空间矢量如图3.3所示，下面以输出电压矢量处于第一扇区为例进行讨论，将图3.3中的第一扇区重新绘制在图3.5中，该扇区边界方向上的两个矢量分别为U1和U2。假设在某个时间间隔?t内，所需要输出的电压空间矢量为Ux，并且它与

U1之间的夹角为?。

图3.5空间电压矢量的分解与合成

将Ux在U1和U2两个方向上进行矢量分解，就可以得到Ux的两个分矢量，分别标注为

Ux1和Ux2通过简单的推导可得

UX1?UX2??UXcos(??)?63? ? （3.9）

2??UXsin??3?218

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如果调制深度M定义为

M?那么式（3.9）又可以写为

UXUd/2 （3.10）

UX1UX2?2??UdMcos(??)?36? ? （3.11）

2??UdMsin??3?前面已经讲到，23Ud实际上就是逆变器6个非零矢量的幅值，也就是U1和U2的幅值，因此式（3.11）又可以写成

??UX1?U1UdMcos(??)?6 ? （3.12）

?UX2?U2UdMsin??将?t按照式（3.12）的计算结果分为t1，t2，t0 共三部分，即

?t1??t?M?tcos(??)?U16??UX2?t2??t?M?tsin?? （3.13） U2??t0??t?t1?t2???UX1?如果Ux作用的时间?t本身很小，那么在该时间段内，Ux总的作用效果就可以用U1和

U2和零矢量U0分时作用效果之和来近似等效，即有

UX?t?(UX1?UX2?t?U1t1?U2t2?U0t0 （3.14）

可见，通过控制逆变器输出矢量U1和U2以及零矢量作用时间之比例，就可以在一个相对较小的时间间隔内，近似等效和成所需要的输出矢量Ux。 3.3.4 SVPWM矢量组合模式的选择

如何能降低逆变器的开关频率是SVPWM矢量组合模式的关键之一，为了降低开关频率，一般地，要求逆变器在每次改变输出电压矢量时都只改变其中一个桥臂的状态。如表3.2中所式第1扇区的矢量组合模式U0,U1,U2,U7,U2,U1,U0，其特点是，每个开关周

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期都以U0（{0 0 0}）开始，从U0变化到U1（{1 0 0}）时只有A相桥臂的状态发生了改变；从U1变化到U2（{1 1 0}）也只有B相桥臂的开关状态发生改变，其他可以类推。由于在每个开关周期中输出电压矢量都会有7次改变，因此这种矢量组合模式也常被称为7段工作模式。

表3.2SVPWM输出电压矢量组合方式

UX所在的扇区 1 2 3 4 5 6 其特点如下。

SVPWM的7段工作模式 U0,U1,U2,U7,U2,U1,U0 U0,U3,U2,U7,U2,U3,U0 U0,U3,U4,U7,U4,U3,U0 U0,U5,U4,U7,U4,U5,U0 U0,U5,U6,U7,U6,U5,U0 U0,U1,U6,U7,U6,U1,U0 （1）不论Ux在那个扇区，逆变器输出电压矢量的组合都以零矢量开始，并以零矢量结束。

（2）为了产生表3.2所要求的矢量组合，可按图3.6所示控制逆变器的3个桥臂的开关状态（仅以Ux在第1扇区为例，其他扇区的详细情况可依理画出），其中t1，t2，t0是按式（3.12）求出的零矢量及两个非零矢量U1和U2的作用时间

图3.6 SVPWM输出电压矢量的切换

（3）在每个开关周期，各相桥臂的状态都会发生.

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（4）除了占空比是O％或100％的情况，每个PWM周期所有开关管均开关两次 （5）每一个扇区有固定的开关顺序；

（6）七段中作用矢量的切换只改变一个开关管的状态

七段式的开关模式开关次数较多，但得到的输入电流的谐波含量最少，是一种 最优的开关模式

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