.,1,電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制技術(shù),把逆變器和交流電動機視為一體，以圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目標(biāo)來控制逆變器的工作，這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”，磁鏈軌跡的控制是通過交替使用不同的電壓空間矢量實現(xiàn)的，所以又稱“電壓空間矢量PWM（SVPWM，SpaceVectorPWM）控制”。,.,2,空間矢量的定義,交流電動機繞組的電壓、電流、磁鏈等物理量都是隨時間變化的，如果考慮到它們所在繞組的空間位置，可以定義為空間矢量。定義三相定子電壓空間矢量,k為待定系數(shù),.,3,空間矢量的合成,三相合成矢量,圖5-21電壓空間矢量,的合成矢量,.,4,空間矢量的定義,定子電流空間矢量,定子磁鏈空間矢量,.,5,空間矢量表達(dá)式,空間矢量功率表達(dá)式,共軛矢量,.,6,空間矢量表達(dá)式,考慮到,三相瞬時功率,按空間矢量功率與三相瞬時功率相等的原則,.,7,空間矢量表達(dá)式,.,8,空間矢量表達(dá)式,當(dāng)定子相電壓為三相平衡正弦電壓時，三相合成矢量,.,9,空間矢量表達(dá)式,以電源角頻率為角速度作恒速旋轉(zhuǎn)的空間矢量，幅值,在三相平衡正弦電壓供電時，若電動機轉(zhuǎn)速已穩(wěn)定，則定子電流和磁鏈的空間矢量的幅值恒定，以電源角頻率為電氣角速度在空間作恒速旋轉(zhuǎn)。,.,10,電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系,合成空間矢量表示的定子電壓方程式,忽略定子電阻壓降，定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為,或,.,11,電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系,當(dāng)電動機由三相平衡正弦電壓供電時，電動機定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈?zhǔn)噶宽敹说倪\動軌跡呈圓形（簡稱為磁鏈圓）。,定子磁鏈?zhǔn)噶?定子電壓矢量,.,12,電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系,圖5-22旋轉(zhuǎn)磁場與電壓空間矢量的運動軌跡,圖5-23電壓矢量圓軌跡,.,13,電壓空間矢量,直流電源中點O和交流電動機中點O的電位不等，但合成電壓矢量的表達(dá)式相等。因此，三相合成電壓空間矢量與參考點無關(guān)。,.,14,8個基本空間矢量,PWM逆變器共有8種工作狀態(tài),當(dāng),.,15,8個基本空間矢量,依此類推，可得8個基本空間矢量。,當(dāng),.,16,8個基本空間矢量,2個零矢量,6個有效工作矢量,幅值為,空間互差,.,17,基本電壓空間矢量圖,圖5-24基本電壓空間矢量圖,.,18,正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場,6個有效工作矢量完成一個周期，輸出基波電壓角頻率,6個有效工作矢量,每個有效工作矢量作用,順序分別作用t時間，并使,.,19,正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場,k=1,2,3,4,5,6,定子磁鏈?zhǔn)噶康脑隽?定子磁鏈?zhǔn)噶窟\動方向與電壓矢量相同，增量的幅值等于,.,20,正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場,定子磁鏈?zhǔn)噶康倪\動軌跡為,圖5-25定子磁鏈?zhǔn)噶吭隽?.,21,正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場,圖5-26正六邊形定子磁鏈軌跡,在一個周期內(nèi)，6個有效工作矢量順序作用一次，定子磁鏈?zhǔn)噶渴且粋€封閉的正六邊形。,.,22,正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場,要保持正六邊形定子磁鏈不變，必須使,在變頻的同時必須調(diào)節(jié)直流電壓，造成了控制的復(fù)雜性。,.,23,正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場,有效的方法是插入零矢量當(dāng)零矢量作用時，定子磁鏈?zhǔn)噶康脑隽?表明定子磁鏈?zhǔn)噶客Ａ舨粍印?.,24,正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場,在直流電壓不變的條件下，要保持,輸出頻率越低，t越大，零矢量作用時間t0也越大，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E停留的時間越長。由此可知，零矢量的插入有效地解決了定子磁鏈?zhǔn)噶糠蹬c旋轉(zhuǎn)速度的矛盾。,恒定，只要使t1為常數(shù)即可。,.,25,期望電壓空間矢量的合成,六邊形旋轉(zhuǎn)磁場帶有較大的諧波分量，這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的脈動。要獲得更多邊形或接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，就必須有更多的空間位置不同的電壓空間矢量以供選擇。PWM逆變器只有8個基本電壓矢量，能否用這8個基本矢量合成出其他多種不同的矢量呢？,.,26,期望電壓空間矢量的合成,按空間矢量的平行四邊形合成法則，用相鄰的兩個有效工作矢量合成期望的輸出矢量，這就是電壓空間矢量PWM（SVPWM）的基本思想。按6個有效工作矢量將電壓矢量空間分為對稱的六個扇區(qū)，當(dāng)期望輸出電壓矢量落在某個扇區(qū)內(nèi)時，就用與期望輸出電壓矢量相鄰的2個有效工作矢量等效地合成期望輸出矢量。,.,27,期望電壓空間矢量的合成,圖5-27電壓空間矢量的6個扇區(qū),按6個有效工作矢量將電壓矢量空間分為對稱的六個扇區(qū)，每個扇區(qū)對應(yīng),.,28,期望電壓空間矢量的合成,基本電壓空間矢量,圖5-28期望輸出電壓矢量的合成,期望輸出電壓矢量與扇區(qū)起始邊的夾角,的線性組合構(gòu)成期望的電壓矢量,.,29,期望電壓空間矢量的合成,在一個開關(guān)周期T0,圖5-28期望輸出電壓矢量的合成,的作用時間,的作用時間,合成電壓矢量,.,30,期望電壓空間矢量的合成,由正弦定理可得,解得,零矢量的作用時間,.,31,期望電壓空間矢量的合成,兩個基本矢量作用時間之和應(yīng)滿足,當(dāng),輸出電壓矢量最大幅值,.,32,期望電壓空間矢量的合成,當(dāng)定子相電壓為三相平衡正弦電壓時，三相合成矢量幅值,基波相電壓最大幅值,基波線電壓最大幅值,.,33,期望電壓空間矢量的合成,SPWM的基波線電壓最大幅值為,兩者之比,SVPWM方式的逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，比SPWM逆變器輸出電壓最多提高了約15%。,.,34,SVPWM的實現(xiàn),通常以開關(guān)損耗和諧波分量都較小為原則，來安排基本矢量和零矢量的作用順序，一般在減少開關(guān)次數(shù)的同時，盡量使PWM輸出波型對稱，以減少諧波分量。,.,35,零矢量集中的實現(xiàn)方法,按照對稱原則，將兩個基本電壓矢量的作用時間平分為二后，安放在開關(guān)周期的首端和末端。零矢量的作用時間放在開關(guān)周期的中間，并按開關(guān)次數(shù)最少的原則選擇零矢量。在一個開關(guān)周期內(nèi)，有一相的狀態(tài)保持不變，從一個矢量切換到另一個矢量時，只有一相狀態(tài)發(fā)生變化，因而開關(guān)次數(shù)少，開關(guān)損耗小。,.,36,零矢量集中的實現(xiàn)方法,圖5-29零矢量集中的SVPWM實現(xiàn),.,37,零矢量分散的實現(xiàn)方法,將零矢量平均分為4份，在開關(guān)周期的首、尾各放1份，在中間放兩份。將兩個基本電壓矢量的作用時間平分為二后，插在零矢量間。按開關(guān)次數(shù)最少的原則選擇矢量。,.,38,零矢量分散的實現(xiàn)方法,圖5-30零矢量分布的SVPWM實現(xiàn),.,39,零矢量分散的實現(xiàn)方法,每個周期均以零矢量開始，并以零矢量結(jié)束。從