SVPWM原理.ppt

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1、图图3 三相逆变器三相逆变器-异步电动机调速系统主电路原理图异步电动机调速系统主电路原理图 开关工作状态开关工作状态 采用采用180导通型，功率开关器件共有导通型，功率开关器件共有8种工作状种工作状态，其中态，其中6 种有效开关状态，种有效开关状态，2 种零状态（这时种零状态（这时逆变器没有输出电压）逆变器没有输出电压）开关函数与开关模式开关函数与开关模式 定义定义开关函数开关函数: 1 当上桥臂器件导通时当上桥臂器件导通时 Si= 0 当下桥臂器件导通时当下桥臂器件导通时 ( i=A,B,C) 则则每一时刻的每一时刻的us将由此时的三个开关函数值将由此时的三个开关函数值唯一确定唯一确定,记作

2、记作us(SA,SB,SC),并称并称 (SA,SB,SC)在在不同数值下的组合为变频器的不同数值下的组合为变频器的开关模式（开开关模式（开关代码）关代码）.开关状态表开关状态表 （a）开关模式分析）开关模式分析 设工作周期从设工作周期从100状态开始，这时状态开始，这时VT6、VT1、VT2导导通，其等效电路如通，其等效电路如图所示。各相对直图所示。各相对直流电源中点的电压流电源中点的电压幅值为幅值为 UAO = Ud / 2 UBO = UCO = - Ud /2O+- -iCUdiAiBidVT1VT6VT2 开关控制模式开关控制模式（b）工作状态）工作状态100的合成电压空间矢量的合成

3、电压空间矢量 由图可知，三相的合由图可知，三相的合成空间矢量为成空间矢量为 u1，其，其幅值等于幅值等于Ud，方向沿，方向沿A轴（即轴（即X轴）。轴）。 u1 存在的时间为存在的时间为 /3，之后，工作状态转为之后，工作状态转为110。 u1uAO-uCO-uBOABCoojCOjBOAOeUeUUu2401201（c）工作状态）工作状态110的合成电压空间矢量的合成电压空间矢量 和上面的分析相和上面的分析相似，合成空间矢似，合成空间矢量变成图中的量变成图中的 u2 ，它在空间上滞后它在空间上滞后于于u1 的相位为的相位为 /3 弧度，存在弧度，存在的时间也是的时间也是 /3 。 u2uAO-

4、uCOuBOABC（d）每个周期的六边形）每个周期的六边形合成电压空间矢量合成电压空间矢量 随着逆变器工作状随着逆变器工作状态的切换，电压空间态的切换，电压空间矢量的幅值不变，而矢量的幅值不变，而相位每次旋转相位每次旋转 /3 ，直到一个周期结束。直到一个周期结束。 在一个周期中在一个周期中 6 个电压空间矢量共转个电压空间矢量共转过过 2 弧度，形成一弧度，形成一个封闭的正六边形，个封闭的正六边形，如图所示。如图所示。 u1u2u3u4u5u6u7 u8图图7 电压空间矢量的放射形式和电压空间矢量的放射形式和6个扇区个扇区 电压空间矢量的扇区电压空间矢量的扇区（Sector）划分划分 线性组

5、合方法（以在区域线性组合方法（以在区域I为例说明）为例说明）图图6 电压空间矢量的线性组合电压空间矢量的线性组合 设在一个换相设在一个换相周期时间周期时间T0 内，可内，可用两个矢量之和表用两个矢量之和表示由两个矢量线性示由两个矢量线性组合后的新电压矢组合后的新电压矢量量us ，其相位为，其相位为 。sinjcosss202101suuuuuTtTt（10） 作用时间的确定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根据各个开关状态的线电压表达式可以推出020201d0201d0201d3 j0201d3 jd02d01s23j223j213sinj3coseeTtTtTtUTtTtU

6、TtTtUTtTtUUTtUTtu（11） 比较式（比较式（10）和式（）和式（11），令实数项和），令实数项和虚数项分别相等，则虚数项分别相等，则d0201s2cosUTtTtud02s23sinUTtu 解解 t1和和 t2 ，得，得 102sin()33rdtUTUds02sin32UTtu 零矢量的使用零矢量的使用 换相周期换相周期 T0 应由旋转磁场所需的频率决应由旋转磁场所需的频率决定，定， 设零矢量设零矢量 u7 和和 u8 的作用时间为的作用时间为t7和和t8。为了减少功率器件的开关次数，一般使为了减少功率器件的开关次数，一般使 u7 和和 u8 各占一半时间，因此各占一半时间

7、，因此)(2121087ttTtt（16） 0 开关状态顺序原则开关状态顺序原则 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，因此化时引起的开关损耗，因此不同开关状态不同开关状态的顺序必须遵守下述原则的顺序必须遵守下述原则：每次切换开关每次切换开关状态时，只切换一个功率开关器件，以使状态时，只切换一个功率开关器件，以使开关损耗最小。开关损耗最小。 T0 区间的电压波形区间的电压波形 图图8 第第扇区内一段扇区内一段T0区间的开关序列与逆变器三相电压波形区间的开关序列与逆变器三相电压波形虚线间的每一虚线间的每一小段表示一种小段表示一种工作状态工作状

8、态 利用电压空间矢量直接生成三相利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简便。波，计算简便。采用采用SVPWM控制时，逆变器输出线控制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比电压基波最大值为直流侧电压，比一般的一般的SPWM逆变器输出电压提高逆变器输出电压提高了了15%。PWM控制目标 电压正弦波SPWM 电流正弦波CHBPWM 圆形旋转磁场SVPWM 消除指定次数谐波SHEPWM导通开关模式的次序：导通开关模式的次序：7-1-2-8-2-1-77u1u2u8uT40T24T26T40T40T26T24T40T7u8u2u1u2低开关损耗模式低开关损耗模式 SaSbSc7u1u2uT2

9、0T24T6T24T20T1u7u5(001)u3(010)u4(011)u1(100)u6(101)u2(110)u SVPWM在在6个扇区个扇区的对称调制模式的对称调制模式 7-5-4-8-4-5-77-1-6-8-6-1-77-1-2-8-2-1-7一个周期一个周期T中的开关中的开关次数将由次数将由6次减少到次减少到4次，使开关损耗有所次，使开关损耗有所降低降低 。 把把u8改成改成u7并并移到两边去移到两边去 。SVPWM 比比 SPWM 的直流的直流利用率提高了利用率提高了15.47% max()1.0loutlinUUVIVRC3MSPWMSVPWM基波相电基波相电压幅值压幅值基波线电基波线电压幅值压幅值33333233222loutmdlinlinUUUUU12dU33dU32dUdU对不控整流桥，有对不控整流桥，有2dlinUU即：即：22 结束语结束语