01
SVPWM算法
电压空间矢量调制方法(SVPWM)是一种常用的PWM算法,和普通的正弦PWM方法不同,它是从电机的角度出发,把电机和逆变器看作一个整体考虑,不简单的从得到电压电流正弦出发,着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场,即正弦磁通。
下面将要介绍空间电压矢量调制技术的工作原理,要实现SVPWM,必须解决以下3个问题:
(1)如何选择电压矢量;
(2)如何确定每个电压矢量的作用时间;
(3)如何确定每个电压矢量的作用次序。
可以等效到电压空间矢量的作用,如下图所示,根据电压合成平均值等效原理有下式成立:
一个计算周期Ts的电压合成图
其中T0为零矢量的作用时间,把零矢量作用时间等分为2个零矢量。由电压矢量合成原理可得:
设参考电压矢量的空间位置与图示空间电压矢量U4夹角为θ,则参考电压矢量可表示为:
Vref为参考电压矢量的幅值。代入可以得到U4和U6的作用时间:
对于问题(3),各电压矢量的作用次序要遵守以下的原则:任意一次电压矢量的变化只能有一个桥臂的开关动作,表现在二进制矢量中意味着一次变化只能有一位变化。其原因在于如果允许有2个或3个桥臂同时动作,则在线电压的半周期内会出现反极性的电压脉冲,产生反向转矩,引起转矩脉动和电磁噪声。
典型的七段式空间电压矢量调制的产生结果如下图所示:
SVPWM一个周期调制信号
通过理论研究表明:空间电压矢量调制技术具有如下的优点:
输出电压比正弦波调制时提高15%,
谐波电流有效值的总和接近优化。
请大家阅读参考文献[1][2],都是这方面非常好的资料。
个人的看法,Space Vector(空间矢量)和Carrier-based(基于载波)的PWM更多的是分析和实现PWM的方法,而不是不同类型的PWM调制方法,详见参考文献[3],对此进行了详细的证明。
SVPWM的PWM开关信号
02
SVPWM算法的Simulink模型
在此选择基于载波的PWM实现方法,因为1/4三次谐波注入PWM与SVPWM几乎是一致的,因此其Simulink模型如下:
1/4三次谐波注入PWM的Simulink模型
仿真波形如下:
1/4三次谐波注入PWM仿真波形