1、SPW與SVPW之比較首先，先分別了解SPW和 SVPWl的原理SPW原理：正弦PW啲信號(hào)波為正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等 寬的矩形脈沖波形 , 其脈沖寬度是由正弦波和三角波自然相交生成的 . 正弦波波 形產(chǎn)生的方法有很多種 , 但較典型的主要有 : 對(duì)稱規(guī)則采樣法、不對(duì)稱規(guī)則采樣法 和平均對(duì)稱規(guī)則采樣法三種.第一種方法由于生成的 PWM脈寬偏小,所以變頻器 的輸出電壓達(dá)不到直流側(cè)電壓的倍 ; 第二種方法在一個(gè)載波周期里要采樣兩次正 弦波, 顯然輸出電壓高于前者 ,但對(duì)于微處理器來(lái)說(shuō) , 增加了數(shù)據(jù)處理量當(dāng)載波頻 率較高時(shí) , 對(duì)微機(jī)的要求較高 ; 第三種方法應(yīng)用最為廣泛的 , 它兼

2、顧了前兩種方法 的優(yōu)點(diǎn).SPWffi然可以得到三相正弦電壓，但直流側(cè)的電壓利用率較低,最大是 直流側(cè)電壓的倍 , 這是此方法的最大的缺點(diǎn) .SVPWM原理：電壓空間矢量 PWM(SVPWM出發(fā)點(diǎn)與SPW不同,SPWMM制是 從三相交流電源出發(fā) , 其著眼點(diǎn)是如何生成一個(gè)可以調(diào)壓調(diào)頻的三相對(duì)稱正弦電 源.而SVPWMl將逆變器和電動(dòng)機(jī)看成一個(gè)整體,用八個(gè)基本電壓矢量合成期望 的電壓矢量 , 建立逆變器功率器件的開關(guān)狀態(tài) , 并依據(jù)電機(jī)磁鏈和電壓的關(guān)系 ,從 而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)恒磁通變壓變頻調(diào)速 .若忽略定子電阻壓降 , 當(dāng)定子繞組施加理 想的正弦電壓時(shí) ,由于電壓空間矢量為等幅的旋轉(zhuǎn)矢量 ,故氣隙磁

3、通以恒定的角 速度旋轉(zhuǎn),軌跡為圓形.SVPW比 SPWl的電壓利用率高15%,這是兩者最大的區(qū)別 但兩者并不是孤立的調(diào)制方式，典型的SVPW是一種在SPW的相調(diào)制波中加入了 零序分量后進(jìn)行規(guī)則采樣得到的結(jié)果，因此SVPW有對(duì)應(yīng)SPWl的形式.反之，一些 性能優(yōu)越的SPWi方式也可以找到對(duì)應(yīng)的SVPW算法,所以兩者在諧波的大致方向 上是一致的，只不過(guò)SPW易于硬件電路實(shí)現(xiàn)，而SVPWH適合于數(shù)字化控制系統(tǒng).接下來(lái)對(duì)SPW和 SVPW進(jìn)行具體的對(duì)比。按照波形面積相等的原則， 每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相 等，因而這個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。 這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬 調(diào)制(

4、SPWM這種序列的矩形波稱作SPWI波。圖6-20為三相PWM波形，其中Uru、UrV、UrW為U, V, W三相的正弦調(diào)制波，UC為雙極性三角載波；UUN、UVN、UWN為U, V，W三相輸出與電源中性點(diǎn)N之間的相電壓矩 形波形；UUV為輸出線電壓矩形波形，其脈沖幅值為 +Ud和-Ud ；UUN為三相輸出與電機(jī)中點(diǎn)N之間的相電壓。經(jīng)典的SPW控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及輸出電流的波形。而電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流，使之在正弦波附近變化，這就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步。 然而交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相 正弦電流的最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)

5、生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。如果對(duì)準(zhǔn)這一目標(biāo)，把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體， 按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)來(lái)控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”， 而磁鏈的軌跡是交替是由使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又稱“電壓空間矢量 PWM SVPWMSPaCe VeCtOr PWM）控制”。三相逆變器-異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主電路原理圖宇號(hào)開關(guān)狀態(tài)J開關(guān)代碼1V 6 VTf Vl32ViJ Vll VIjTVT3 VrrS VrtGlO4VTS VTJ VT50115VT4 VTS VT«Wl6VT5VT6VTLOl7VTI VTi VTSIllVri VT八飛OOo隨著逆變器工作

6、狀態(tài)的切換，電壓空間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn) /3 ,直到一個(gè)周期結(jié)束。這樣，在一個(gè)周期中 6個(gè)電壓空間矢量共轉(zhuǎn)過(guò)2弧 度，形成一個(gè)封閉的正六邊形。在一個(gè)周期內(nèi)，6個(gè)磁鏈空間矢量呈放射狀，矢量的尾部都在 O點(diǎn)，其頂端 的運(yùn)動(dòng)軌跡也就是6個(gè)電壓空間矢量所圍成的正六邊形。»4AAf)/氓/在任何時(shí)刻，所產(chǎn)生的磁鏈增量的方向決定于所施加的電壓， 其幅值則正比于施加電壓的時(shí)間。如果交流電動(dòng)機(jī)僅由常規(guī)的六拍階梯波逆變器供電，磁鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這顯然不象在正弦波供電時(shí)所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)那 樣能使電動(dòng)機(jī)獲得勻速運(yùn)行。如果要逼近圓形，可以增加切換次數(shù)，設(shè)想磁鏈增 量由圖中的11，

7、12，13，14這4段組成。這時(shí)，每段施加的電壓空間矢量的相位都不一樣，可以用基本電壓矢量線性組合的方法獲得。可把逆變器的一個(gè)工作周期用6個(gè)電壓空間矢量劃分成6個(gè)區(qū)域，稱為扇區(qū) (SeCtOr )，如圖所示的I、U、W ,每個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)的時(shí)間均為/3。由于逆變器在各扇區(qū)的工作狀態(tài)都是對(duì)稱的，分析一個(gè)扇區(qū)的方法可以推廣到其他扇區(qū)。第I扇區(qū)內(nèi)一段區(qū)間的開關(guān)序列與逆變器三相電壓波形調(diào)制比即為逆變器輸出電壓與直流母線電壓的比值，直流母線電壓利用率是指逆變電路所能輸出的交流電壓基波最大幅值Um和直流電壓Ud之比。SPW中在調(diào)制度最大為1時(shí)，輸出相電壓的基波幅值為 Ud/2 ,輸出線電壓的基波幅值 為23U

8、d ,直流電壓利用率僅為0.866。SVPWl中,輸出相電壓的基波幅值與輸出線電壓的基波幅相等值為 3Ud,直3流電壓利用率為1。SVPWl比 SPW的直流利用率提高了 15.47%。SPWMn SVPW諧波都主要集中在采樣頻率及其整數(shù)倍附近，且諧波幅值的 極大值隨采樣頻率倍數(shù)的增大而迅速衰減。從諧波分布趨勢(shì)上講，SPWM相對(duì)集中，幅值較大：SVPW則相對(duì)分散，幅值較小。由下表2計(jì)算所得的總諧波畸變 率可知，SVPW方式輸出波形的諧波含量低于 SPWl方式。Ba 6 SpWM 和 SVPwM 魏電壓頻I C10 ICHZ)Fig e Spectra Of S PWM nd SVPWM ( 0

9、kHz)2擋PWM和SVPWM總譴波l蠻率Tab.2 ToUl haoni< distortion M SPWM and SVPWMSPWMVPWMSPWMSVPWMIHD(%>75.0560.16<55 Jl44 L8?THD(%)10.252.5B4.87L67傳統(tǒng)的SPW方法從電源的角度出發(fā)，以生成一個(gè)可調(diào)頻調(diào)壓的正弦波電源為目的。SVPWi方法將逆變系統(tǒng)和異步電機(jī)看作一個(gè)整體來(lái)考慮， 模型比較簡(jiǎn)單， 也便于微處理器的實(shí)時(shí)控制。SVPWl本身的產(chǎn)生原理與PWM沒(méi)有任何關(guān)系，只是 像罷了，SVPWl合成的驅(qū)動(dòng)波形和PWM很類似，因此我們還叫它 PWM又因這種 PWM是基于電壓空間矢量去合成的，所以就叫它 SVPWIM。綜上所述，SVPW與SPW啲原理和來(lái)源有很大不同，但是他們確實(shí)殊途同歸的。SPWM三角波與正弦波調(diào)制而成，而 SVPWMtP可以看作由三角波 與有一定三