第八讲SVPWM控制.ppt

1、第二章SVPWM控制专题，山东大学，4 .电压空间矢量PWM(SVPWM)控制，问题的经典SPWM控制主要侧重于使变频器的输出电压尽可能接近正弦波。电流迟滞现象跟踪控制比仅要求正弦电压提前一步，直接控制正弦波附近的输出电流。但是，交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间中形成圆形旋转磁场，从而产生一定的电磁转矩。4。如果将电压空间矢量PWM(SVPWM)控制、逆变器和交流电动机视为一个整体，那么跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的运行，效果应该更好。牙齿控制方法称为“磁通量跟踪控制”。在以下说明中，磁链的轨迹是徐璐交替使用其他电压空间矢量获得的，因此也称为“电压空间矢量空间矢量PWM(

2、SVPWM，空间矢量PWM)控制”。4。物理量(例如电压空间矢量PWM(SVPWM)控制)、定义空间矢量的交流电动机绕组的电压、电流、自身等，随时间的变化而变化。可以将空间矢量定义为uA0、uB0和uC0，如图所示。4。电压空间矢量PWM(SVPWM)控制，定子电压空间矢量：uA0，uB0，uC0的方向始终位于每个相位绕组的轴上，大小根据正弦法则变化，时间相位徐璐交错的角度也为120。合成空间矢量：由三相定子电压空间矢量合成的空间矢量us是每相电压值的三分之二的旋转空间矢量。4。电压空间矢量PWM(SVPWM)控制，合成空间矢量us用公式表示。是，如果(2-14)、uAO、uBO、uCO是角度

3、频率为1的三相对称正弦波电压，则电压矢量uS是角度频率，空间矢量uS对三相轴(A、B、C)的投影是对称的三相正弦量。4。用电压空间矢量PWM(SVPWM)控制、电压与磁链空间矢量的关系合成空间矢量表示的定子电压方程，是表达式中的美国定子三相电压合成空间矢量。定子三相电流合成空间矢量；s定子三相磁通合成空间矢量。(2-15)，电压与自身空间矢量的关系，电动机速度极低时定子电阻压降在表达式(2-15)中所占的成分很小，可以忽略。定子合成电压与作为合成本身的空间矢量的近似关系为(2-16)，这种定子磁链旋转矢量可以表示为：(2-18)，其中m是磁通量S的大小，1是旋转角速度。4。电压空间矢量PWM(

4、SVPWM)控制，可用作表达式(2-16)和表达式(2-18)，从而将电动机旋转磁场的轨迹问题转换为电压空间矢量的运动轨迹问题。三相逆变器的开关状态表，u0，u1，U2 u7分别表示对应于8个操作状态的电压空间矢量，图2-28所示的电压空间矢量可以在复合平面中使用。其中u0和u7是电动机三相绕组电压为0，因此称为零矢量。、每个扇区的对应时间为/3。对于6脉波逆变器，每个输出周期出现6茄子有效操作状态一次。逆变器每隔/3小时切换一次运行状态(即更换)，但在牙齿/3小时内保持不变。转换逆变器的工作状态后，电压空间矢量的大小保持不变，相位每次旋转三分之一，直到一个周期结束。这样，6个电压空间矢量在一

5、个周期内共旋转2弧度，形成闭合的正六角形(如图所示)。图2-29 6脉波逆变器供电时，在与电压空间矢量本身对应的矢量、/3对应的时间T上施加u1，则定子本身的1牙齿增量。其大小与|u1|成比例，方向与u1一致，最终得到新的自身。(2-20)，如果u1的运行时间T小于/3，则I的大小也将按比例减小。这是可以用这种方式写的通食。总之，在一个周期内，自身空间矢量的尾部位于O点，其顶部的运动轨迹是六个电压空间矢量包围的正六角形。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，如果交流电动机仅用现有的6脉波逆变器供电，那么我们可以得出这样的结论：它本身就是六边形的旋转磁场，与向

6、正弦波供电时产生的圆形旋转磁场不同，电动机可以以恒定速度运行。要获得更多多边形或接近圆形的旋转磁场，在每个周期内必须发生多个工作状态，以形成更多的相位不同的电压空间矢量。虽然逆变器只有8个电压空间矢量，但利用现代电力电子设备开关频率高的优点，可以线性组合现有的8个电压空间矢量。可以得到更多等宽的电压空间矢量，这与u1 U6相位不同。因此，尽可能多的多边形本身轨迹接近理想的圆形磁场。要有效地控制磁通轨迹，必须解决三个茄子问题。(1)选择电压矢量的方法(2)确定每个电压矢量运行时间的方法；(3)确定每个电压矢量运行顺序的方法。可以选择图2-28b中的6个扇区、2个相邻电压矢量来合成钳制扇区内的所有

7、电压矢量。普通6位逆变器的一个扇区仅包含两个开关操作状态。实现SVPWM控制是将每个扇区划分为与时间T0相对应的多个小区。如上所述，插入多个线性组合的新电压空间矢量us，以获得优于正六边形的多边形(圆形近似)旋转磁场。电压空间矢量的线性组合和SVPWM控制、圆形旋转磁场方法、PWM控制显然可以适应这些要求。问题是如何调节PWM的开关时间才能接近圆形旋转磁场。科学技术人员已经提出了线性组合法、3段近似法、比较判断法等多种实现方法。这里只介绍线性组合法。假设基本思路、图接近圆时的自身的增量轨迹、接近圆时的切换次数增加、自身的增量由图的11、12、13、14组成。此时，每个分段所应用的电压空间矢量的

8、相位不同，可以通过基本电压矢量的线性组合获得。线性组合方法，图2-30电压空间矢量的线性组合，图2-30表示由电压空间矢量和的线性组合构成的新电压矢量。在交换周期时间T0处，可以表示电压矢量us=ur1，该电压矢量us=ur1由两个矢量的和线性组合而成。新向量的拓朴包括：图2-30表示由u1，U2构成的新电压空间矢量的线性组合，预计在原始u1状态结束后在时间T0内牙齿操作电压空间矢量ur1，并且具有ur1=u1牙齿。使用部分u1矢量和部分U2矢量之和得到矢量ur1。t1u1/T0和t2u2/T0分别表示部分u1和部分u2向量，合成向量为ur1。Us拓扑和u1拓扑和U2拓扑不同，但大小相同。新电

9、压矢量ur1在T0上工作，如图2-31所示，因此生成结果磁通量增量L1=ur1T0牙齿。在下一个T0时段中，u1和U2的线性组合仍处于选定状态，但是由于与上一时段不同的运行时间，可能得到与us相位不同的电压矢量ur2。其本身的增量为L2。矢量顶部的轨迹，即由多个级别的LI (I=1，2，3，)组成的自身，是比正六角形更接近圆形的新多边形。根据磁链大小必须是固定值的要求，如上所示，u1运行时间为t1，U2运行时间为T2，根据获得环形旋转磁场的要求，ur1运行时间必须为T0，但T0牙齿不一定等于t1 T2。(2-21)，3公式(2-21)解释上可用：0向量的使用，交换周期T0必须由旋转磁场所需的频

10、率确定，T0和t1 T2不一定相等，其间隔时间可以用0向量u7或u0填充。为了减少电源设备中的开关数，通常u7和u0各占用一半的时间，因此，开关状态顺序原则必须将实际系统中开关状态变化引起的开关损耗降至最低，所以开关状态的顺序应遵循以下原则，因为如果2-3条腿臂可以同时工作，则在线电压的反极性电压脉冲在反力矩期间发生反力矩，产生转矩脉动和电磁噪音。在图2-28中，在逆变器的一个工作周期中，6个电压空间矢量形成6个扇区，每个扇区的角度为/3传记。每个工作部分都是对称的，可以将一个扇区的状态扩展到另一个扇区。普通6位逆变器的一个扇区只有一个开关状态，SVPWM控制是将每个扇区划分为几个小扇区。每个

11、小区之间有几个线性组合的电压空间矢量ur牙齿，有一定的规律作用，得到接近圆的多边形旋转磁场。划分在一个扇区内的小区越多，就越接近圆形旋转磁场。每个T0对应于PWM电压波形的脉冲波。例如，图2-28b所示扇区内的区间包括t1、T2、T7和t8的共4个区段，并且对应的电压空间向量是u1、U2、u7和u8，即100，110，111和000的4个开关状态。为了使电压波形对称，将每个状态的作用时间除以两，形成电压空间矢量的作用顺序为12788721。其中1表示作用u1，2表示作用U2。在牙齿时间内，逆变器三相开关状态序列为100，110，111，000，000，111，110，100。根据最低开关损耗原

12、则进行了检查，结果显示上述1278的顺序不合适。为此，需要将切换顺序更改为81277218。换句话说，交换机状态序列必须更改为000，100，110，111，111，110，100，000，以满足一次仅切换一个交换机的要求。T0段的电压波形，第一段内T0段的开关序列和逆变器三相电压波形，虚线之间的每个段表示一种操作状态。如上所述，如果扇区划分为4个扇区，则在一个周期中产生24个脉冲波，电源部件中的开关数更多，因此必须选择高开关频率的电源设备。当然，划分在一个扇区内的小区越多，就越接近圆形旋转磁场。根据电学原理，交流电动机的旋转速度取决于旋转磁场的速度，即定子磁链矢量的旋转速度。如上分析所示，当

13、忽略定子绕组电阻压降(通常是非常小的值)时，定子磁链矢量的变化率与电压矢量大小成正比。因此，通过改变电压矢量的大小，可以改变旋转磁场的旋转速度，从而控制电机的旋转速度。电机的转速控制可以(1)采用两种茄子不同的方法改变逆变直流侧电压。逆变器的直流电源电压Ud改变后，每个电压矢量成比例变化的优点：磁通量(磁通量)和转矩(转速)分别控制，保持自身矢量振幅不变，降低谐波的影响，从而选择电压矢量，优化PWM逆变器的开关模式。缺点是需要使用可控整流电路或斩波进行直流电压调节，从而增加了控制电路的复杂性。适用于控制电动机额定速度以下压降的恒转矩控制方法。额定速度以上的恒功率控制可以使用弱磁法。也就是说，P

14、WM逆变器的直流侧电压保持不变，电动机速度随着给定磁链的减小而增加。变更电压向量的大小以控制马达速度，(2)插入0电压向量以控制马达速度。八个电压矢量中的两个为0矢量(u0，u7)，在上述分析中，磁通量矢量I的旋转速度与选定电压矢量大小成正比。因此，如果在特定时间点选择0电压矢量，则该时间点的磁链矢量旋转速度将接近0，因此，可以适当地选择0电压矢量以降低磁链矢量I的旋转速度。小结，(1)马达旋转磁场接近圆的程度取决于小区时间T0的长度，T0牙齿越小，旋转磁场越接近圆。但是，T0的最小值受电源开关设备允许的开关频率的限制。(2)利用电压空间矢量直接生成PWM脉冲，计算简便。(3)使用电压空间矢量

15、PWM控制时，逆变器输出线电压基的最大值为直流侧电压，比一般SPWM逆变器输出电压高15%。(4) SVPWM控制直接集中在实现电机获得圆形磁场的均匀电磁转矩和有效抑制转矩脉动和噪声的方法上。事故测试问题：电流跟踪控制的滞环宽度应如何选择？如何使用现有的8个电压空间矢量作为线性组合来获得与u1 U6相位不同的电压空间矢量？请在SVPWM控制模式下绘制第一扇区内T0区间的开关序列和逆变器三相电压波形(根据最小开关损耗原则)。5、最优化PWM技术、最优化PWM根据特定额定目标预先计算所有操作频率范围内的开关角度，然后以核对表或其他方式输出，形成PWM波形。低阶谐波消除法：效率最优法：转矩脉动最小PWM:特定谐波消除法的输出波形，图2-32特定谐波消除法的输出PWM波形，直接计算的下图中的每个脉冲开始和结束相位1，2，使用M方法消除指定数量的波以形成近似，消除指定数量谐波的PWM控制技术，图2-32k次谐波相位电压振幅的表达式为(2-27)格式的Ud变压变送器直流侧电压。1以相位角度表示PWM波形的第一个开始或结束时间。理论上，要消除第k次谐波分量，只需按顺序(2-27)使用Ukm=0