变压变频调速系统中脉宽调制技术课件

2024/7/1716.5 变压变频调速系统中的脉宽调制变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM)技术技术早期六拍阶梯逆变器存在的主要问题：早期六拍阶梯逆变器存在的主要问题：采用半控式的晶闸管采用半控式的晶闸管开关频率较低开关频率较低主电路两个变流器需要协调控制。主电路两个变流器需要协调控制。电压（直流环节）变化动态响应慢。电压（直流环节）变化动态响应慢。交流输入侧功率因数差。交流输入侧功率因数差。逆变器输出谐波分量大。逆变器输出谐波分量大。2023/8/1516.5 变压变频调速系统中的脉宽调制 2024/7/172 逆变器一个工作周期中，其开关元件根据目标函数要求逆变器一个工作周期中，其开关元件根据目标函数要求按一定规律作多次开工作，称为按一定规律作多次开工作，称为基于基于PWM控制技术的逆变控制技术的逆变器器。前提：全控式电力电子开关的出现前提：全控式电力电子开关的出现解决途径解决途径n应用应用PWM控制技术。控制技术。2023/8/152 逆变器一个工作周期中，其开关2024/7/173控制目标n电压正弦波 SPWM n电流正弦波 CHBPWMn消除指定次数谐波 SHEPWMn圆形旋转磁场 SVPWM2023/8/153控制目标电压正弦波 SPWM 2024/7/1746.5.3 电流滞环跟踪电流滞环跟踪PWM控制技术控制技术 应用应用PWMPWM控制技术的变压变频器一般都是电压源型控制技术的变压变频器一般都是电压源型的，它可以按需要方便地控制其输出电压，为此前面的，它可以按需要方便地控制其输出电压，为此前面两小节所述的两小节所述的PWMPWM控制技术都是以输出电压近似正弦波控制技术都是以输出电压近似正弦波为目标的。为目标的。但是，在交流电机中，实际需要保证的应该是正弦但是，在交流电机中，实际需要保证的应该是正弦波电流，因为在交流电机绕组中只有通入三相平衡的正波电流，因为在交流电机绕组中只有通入三相平衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值，不含脉动分量。弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值，不含脉动分量。因此，若能对电流实行闭环控制，以保证其正弦波形，因此，若能对电流实行闭环控制，以保证其正弦波形，显然将比电压开环控制能够获得更好的性能。显然将比电压开环控制能够获得更好的性能。2023/8/1546.5.3 电流滞环跟踪PWM控制技术2024/7/175v基本原理基本原理把把指指令令电电流流i i*和和实实际际输输出出电电流流i i的的偏偏差差i i*-i i作作为为滞滞环环比较器的输入比较器的输入通过比较器的输出控制器件通过比较器的输出控制器件V V1 1和和V V2 2的通断的通断V V1 1（或（或VDVD1 1）通时，）通时，i i增大增大V V2 2（或（或VDVD2 2）通时，）通时，i i减小减小通通过过环环宽宽为为2I的的滞滞环环比比较较器器的的控控制制，i i就就在在i i*+I I和和i i*-I I的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流i i*2023/8/1552024/7/1761.滞环比较方式电流跟踪控制原理滞环比较方式电流跟踪控制原理 电流滞环跟踪控制的电流滞环跟踪控制的A相原理图相原理图滞环比较方式的指令电流和输出电流滞环比较方式的指令电流和输出电流2023/8/1561.滞环比较方式电流跟踪控制原理 电流2024/7/177 n如果在如果在i*a 正半周，正半周，ia i*a，且且i*a-ia h，滞环控制器，滞环控制器 HBC输出正电平，驱动上桥臂功率开关器件输出正电平，驱动上桥臂功率开关器件V1导通，变压导通，变压变频器输出正电压，使变频器输出正电压，使ia增大。当增大。当ia增长到与增长到与i*a相等时，相等时，HBC仍保持正电平输出，仍保持正电平输出，VT1保持导通，使保持导通，使ia继续增大继续增大n直到达到直到达到ia=i*a+h，ia =h，使滞环翻转，使滞环翻转，HBC输出输出负电平，关断负电平，关断VT1，并经延时后驱动，并经延时后驱动VT42023/8/157 2024/7/178 但此时未必能够导通，但此时未必能够导通，由于电机绕组的电感作用，电流由于电机绕组的电感作用，电流不会反向，而是通过二极管不会反向，而是通过二极管VD4续流，使续流，使VT4受到反向钳受到反向钳位而不能导通。位而不能导通。此后，此后，ia逐渐减小，直到逐渐减小，直到ia=i*a-h时，到时，到达滞环偏差的下限值，使达滞环偏差的下限值，使 HBC 再翻转，又重复使再翻转，又重复使VT1导通。这样，导通。这样，VT1与与VD4交替工作，使输出电流交替工作，使输出电流ia与给定与给定值值i*a之间的偏差保持之间的偏差保持 在范围内，在正弦波上下作锯齿在范围内，在正弦波上下作锯齿状变化。从图状变化。从图 中可以看到，输出电流是十分接近正弦波中可以看到，输出电流是十分接近正弦波的。的。2023/8/158 但此时未必能够导通，由于电2024/7/179滞环比较方式的指令电流和输出电流滞环比较方式的指令电流和输出电流 a)电流波形电流波形b)电压波形电压波形2023/8/159滞环比较方式的指令电流和输出电流 a)2024/7/1710三相电流跟踪型三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形逆变电路输出波形 三相电流跟踪型三相电流跟踪型PWMPWM逆变电路逆变电路 三相电流跟踪型三相电流跟踪型PWMPWM逆变电逆变电路输出波形路输出波形2023/8/1510三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形 2024/7/1711 电流跟踪控制的精度与电流跟踪控制的精度与滞环的环宽滞环的环宽有关，同时还受有关，同时还受到到功率开关器件允许开关频率功率开关器件允许开关频率的制约。的制约。n当环宽选得较大时，可降低开关频率，但电流波形失真当环宽选得较大时，可降低开关频率，但电流波形失真较多，谐波分量高；较多，谐波分量高；n如果环宽太小，电流波形虽然较好，却使开关频率增大如果环宽太小，电流波形虽然较好，却使开关频率增大了。了。这是一对矛盾的因素，实用中，应在充分利用器这是一对矛盾的因素，实用中，应在充分利用器件开关频率的前提下，正确地选择尽可能小的环宽。件开关频率的前提下，正确地选择尽可能小的环宽。2023/8/1511 电流跟踪控制的精度与2024/7/1712小小 结结 电电流流滞滞环环跟跟踪踪控控制制方方法法的的精精度度高高，响响应应快快，且且易易于于实实现现。但但受受功功率率开开关关器器件件允允许许开开关关频频率率的的限限制制，仅仅在在电电机机堵堵转转且且在在给给定定电电流流峰峰值值处处才才发发挥挥出出最最高高开开关关频频率率，在在其他情况下，器件的允许开关频率都未得到充分利用。其他情况下，器件的允许开关频率都未得到充分利用。为为了了克克服服这这个个缺缺点点，可可以以采采用用具具有有恒恒定定开开关关频频率率的的电电流流控控制制器器，或或者者在在局局部部范范围围内内限限制制开开关关频频率率，但但这这样对电流波形都会产生影响。样对电流波形都会产生影响。只只须须改改变变电电流流给给定定信信号号的的频频率率即即可可实实现现变变频频调调速速，无须再人为地调节逆变器电压无须再人为地调节逆变器电压2023/8/1512小 结 电流滞环2024/7/17136.5.4 电压空间矢量电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术控制技术 （或称磁链跟踪控制技术）（或称磁链跟踪控制技术）本节提要本节提要n问题的提出问题的提出n空间矢量的定义空间矢量的定义n电压与磁链空间矢量的关系电压与磁链空间矢量的关系n六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场n电压空间矢量的线性组合与电压空间矢量的线性组合与SVPWMSVPWM控制控制 2023/8/15136.5.4 电压空间矢量PWM(S2024/7/1714n 问题的提出问题的提出 经典的经典的SPWM控制主要着眼于使变压变频器的控制主要着眼于使变压变频器的输出输出电压尽量接近正弦波电压尽量接近正弦波，并未顾及输出电流的波形。而电，并未顾及输出电流的波形。而电流滞环跟踪控制则流滞环跟踪控制则直接控制输出电流，使之在正弦波附直接控制输出电流，使之在正弦波附近变化近变化，这就比只要求正弦电压前进了一步。然而交流，这就比只要求正弦电压前进了一步。然而交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空在电动机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。2023/8/1514 问题的提出 经2024/7/1715 如果对准这一目标，如果对准这一目标，把逆变器和交流电动机视为一体，把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，其效果应，其效果应该更好。这种控制方法称作该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制磁链跟踪控制”，下面的，下面的讨论将表明，讨论将表明，磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的量得到的，所以又称，所以又称“电压空空间矢量矢量PWMPWM（SVPWMSVPWM，Space Space Vector PWMVector PWM）控制）控制”。2023/8/1515 如果对准这一目标2024/7/17161.空间矢量的定义空间矢量的定义 交流电动机绕组的交流电动机绕组的电压、电压、电流、磁链电流、磁链等物理量都是等物理量都是随时间变化的，分析时常随时间变化的，分析时常用用时间相量时间相量来表示，但如来表示，但如果考虑到它们所在果考虑到它们所在绕组的绕组的空间位置空间位置，也可以如图所，也可以如图所示，定义为空间矢量示，定义为空间矢量uA0，uB0，uC0。图图 电压空间矢量电压空间矢量 2023/8/15161.空间矢量的定义 交流2024/7/1717 电压空间矢量的相互关系电压空间矢量的相互关系n定子电压空间矢量：定子电压空间矢量：uA0、uB0、uC0 的的方向方向始终处于始终处于各各相绕组的轴线相绕组的轴线上，而上，而大小大小则随时间按正弦规律脉动，时则随时间按正弦规律脉动，时间相位互相错开的角度也是间相位互相错开的角度也是120。n合成空间矢量：合成空间矢量：由三相定子电压空间矢量相加合成的空由三相定子电压空间矢量相加合成的空间矢量间矢量 us 是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，是每是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，是每相电压值的相电压值的3/2倍。倍。2023/8/1517 电压空间矢量的相互关系定子电压空间矢2024/7/1718电压空间矢量的相互关系（续）电压空间矢量的相互关系（续）当电源频率不变时当电源频率不变时，合成空间矢量，合成空间矢量 us 以电源角频率以电源角频率 1 为电气角速度作恒速旋转。为电气角速度作恒速旋转。当某一相电压为最大值时，当某一相电压为最大值时，合成电压矢量合成电压矢量 us 就落在该相的轴线上。就落在该相的轴线上。用公式表示，则用公式表示，则有有（6-23）与定子电压空间矢量相仿，可以定义定子电流和磁链的与定子电压空间矢量相仿，可以定义定子电流和磁链的空间矢量空间矢量 Is 和和s。2023/8/1518电压空间矢量的相互关系（续）2024/7/17192.电压与磁链空间矢量的关系电压与磁链空间矢量的关系 三相的电压平衡方程式相加，即得用合成空间矢量表示三相的电压平衡方程式相加，即得用合成空间矢量表示的定子电压方程式为的定子电压方程式为（6-24）式中式中 us 定子三相电压合成空间矢量；定子三相电压合成空间矢量；Is 定子三相电流合成空间矢量；定子三相电流合成空间矢量；s 定子三相磁链合成空间矢量。定子三相磁链合成空间矢量。2023/8/15192.电压与磁链空间矢量的关系 2024/7/1720 近似关系近似关系 当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在式中所占当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在式中所占的成分很小，可忽略不计，则定子合成电压与合成磁的成分很小，可忽略不计，则定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为链空间矢量的近似关系为（6-25）或或 2023/8/1520 近似关系 当电动机转速不2024/7/1721 磁链轨迹磁链轨迹 当电动机由三相平衡正弦电压供电时，当电动机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形动轨迹呈圆形（一般简称为磁链圆）。这样的定子磁链（一般简称为磁链圆）。这样的定子磁链旋转矢量可用下式表示。旋转矢量可用下式表示。（6-26）其中其中 m是磁链是磁链s的幅值，的幅值，1为其旋转角速度。为其旋转角速度。2023/8/1521 磁链轨迹 当电动机由三相平衡2024/7/1722由式（由式（6-25）和式（）和式（6-26）可得）可得（6-27）上式表明，上式表明，当磁链幅值一定时，当磁链幅值一定时，的大小与的大小与 （或供电电压频率）成正比，其方向则与磁链矢量正交，（或供电电压频率）成正比，其方向则与磁链矢量正交，即磁链圆的切线方向，即磁链圆的切线方向，2023/8/1522由式（6-25）和式（6-26）可得（2024/7/1723 磁场轨迹与电压空间矢量运动轨迹的关系磁场轨迹与电压空间矢量运动轨迹的关系 如图所示，当磁链矢如图所示，当磁链矢量在空间旋转一周时，量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动链圆的切线方向运动2 弧度，其轨迹与磁链圆弧度，其轨迹与磁链圆重合。重合。这样，电动机旋转磁这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可场的轨迹问题就可转化转化为电压空间矢量的运动为电压空间矢量的运动轨迹问题轨迹问题。图图 旋转磁场与电压空间矢旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹量的运动轨迹2023/8/1523 磁场轨迹与电压空间矢量运动轨迹的关系2024/7/17243.六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场（1）电压空间矢量运动轨迹）电压空间矢量运动轨迹 在常规的在常规的 PWM 变压变频调速系统中，异步电动机变压变频调速系统中，异步电动机由六拍阶梯波逆变器供电，由六拍阶梯波逆变器供电，这时的电压空间矢量运动轨这时的电压空间矢量运动轨迹是怎样的呢？迹是怎样的呢？为了讨论方便起见，再把三相逆变器为了讨论方便起见，再把三相逆变器-异步电动机调异步电动机调速系统主电路的原理图绘出，图速系统主电路的原理图绘出，图6-29中六个功率开关器件中六个功率开关器件都用开关符号代替，可以代表任意一种开关器件。都用开关符号代替，可以代表任意一种开关器件。2023/8/15243.六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋2024/7/1725 主电路原理图主电路原理图图图6-29 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 2023/8/1525 主电路原理图图6-29 三相逆变器2024/7/1726 开关工作状态开关工作状态 如果，图中的逆变器采用如果，图中的逆变器采用180导通型导通型，功率开关器件共，功率开关器件共有有8种工作状态（见附表）种工作状态（见附表），其中，其中n6 种有效开关状态；种有效开关状态；n2 种无效状态（种无效状态（因为逆变器这时并没有输出电压因为逆变器这时并没有输出电压）：）：u上桥臂开关上桥臂开关 VT1、VT3、VT5 全部全部导通通u下下桥臂开关桥臂开关 VT2、VT4、VT6 全部导通全部导通2023/8/1526 开关工作状态 如果，图中2024/7/1727开关状态表开关状态表2023/8/1527开关状态表2024/7/1728 开关控制模式开关控制模式 对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中6 种有效的工作状态各出现一次。种有效的工作状态各出现一次。逆变器每隔逆变器每隔 /3 时刻就切时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这换一次工作状态（即换相），而在这 /3 时刻内则保持不时刻内则保持不变。变。2023/8/1528 开关控制模式 对于六拍阶2024/7/1729（a）开关模式分析）开关模式分析 n设工作周期从设工作周期从100状态状态开始，这时开始，这时VT6、VT1、VT2导通，其等效电导通，其等效电路如图所示。路如图所示。各各相对相对直流电源中点的电压直流电源中点的电压都是幅值为都是幅值为 UAO=Ud/2 UBO=UCO=-Ud/2O+-iCUdiAiBidVT1VT6VT22023/8/1529（a）开关模式分析 设工作周期从102024/7/1730（b）工作状态）工作状态100的合成电压空间矢量的合成电压空间矢量n由图可知，由图可知，三相的合成空三相的合成空间矢量为间矢量为 u1，其幅值等于，其幅值等于Ud，方向沿，方向沿A轴（即轴（即X轴）。轴）。u1uAO-uCO-uBOABC2023/8/1530（b）工作状态100的合成电压空间矢量2024/7/1731（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 n u1 存在的时间为存在的时间为/3，在这段时间以后，工作在这段时间以后，工作状态转为状态转为110，和上面，和上面的分析相似，合成空间的分析相似，合成空间矢量变成图中的矢量变成图中的 u2，它在空间上滞后于它在空间上滞后于u1 的的相位为相位为 /3 弧度，存在弧度，存在的时间也是的时间也是 /3。u2uAO-uCOuBOABC2023/8/1531（c）工作状态110的合成电压空间矢量2024/7/1732（d）每个周期的六边形合成电压空间矢量）每个周期的六边形合成电压空间矢量 依此类推，随着逆变器依此类推，随着逆变器工作状态的切换，电压工作状态的切换，电压空间矢量的空间矢量的幅值不变幅值不变，而相位每次旋转而相位每次旋转 /3，直，直到一个周期结束。到一个周期结束。这样，在一个周期中这样，在一个周期中 6 个电压空间矢量共转过个电压空间矢量共转过 2 弧度，形成一个封闭弧度，形成一个封闭的正六边形，如图所示。的正六边形，如图所示。u1u2u3u4u5u6u7 u82023/8/1532（d）每个周期的六边形合成电压空间矢量2024/7/1733（2）定子磁链矢量端点的运动轨迹）定子磁链矢量端点的运动轨迹 n电压空间矢量与磁链矢量的关系电压空间矢量与磁链矢量的关系 一个由电压空间矢量运动所形成的正六边形轨迹也可以一个由电压空间矢量运动所形成的正六边形轨迹也可以看作是异步电动机定子磁链矢量端点的运动轨迹。看作是异步电动机定子磁链矢量端点的运动轨迹。对于对于这个关系，进一步说明如下：这个关系，进一步说明如下：2023/8/1533（2）定子磁链矢量端点的运动轨迹 电压2024/7/1734图图6-29 六拍逆变器供电时电动机电六拍逆变器供电时电动机电压空间矢量与磁链矢量的关系压空间矢量与磁链矢量的关系 设在逆变器工作开始时设在逆变器工作开始时定子磁链空间矢量为定子磁链空间矢量为 1，在第一个在第一个 /3 期间，电动期间，电动机上施加的电压空间矢量机上施加的电压空间矢量为为u1，把它们再画在图，把它们再画在图6-29中。按照式（中。按照式（6-25）可）可以写成以写成（6-28）2023/8/1534图6-29 六拍逆变器供电时电动机电2024/7/1735 也就是说，也就是说，在在 /3 所对应的时间所对应的时间 t 内，施加内，施加 u1的结的结果是使定子磁链果是使定子磁链 1 产生一个增量产生一个增量 ，其幅值与其幅值与|u1|成正成正比，方向与比，方向与u1一致，一致，最后得到图最后得到图6-29所示的新的磁链，而所示的新的磁链，而（6-29）2023/8/1535 也就是说，在/3 2024/7/1736依此类推，可以写成依此类推，可以写成 的通式的通式（6-30）（6-31）总之，在一个周期内，总之，在一个周期内，6个磁链空间矢量呈放射状，矢量个磁链空间矢量呈放射状，矢量的尾部都在的尾部都在O点，其点，其顶端的运动轨迹也就是顶端的运动轨迹也就是6个电压空间矢个电压空间矢量所围成的正六边形量所围成的正六边形。2023/8/1536依此类推，可以写成 的通式（6-2024/7/1737n 磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关系磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关系 如果如果 u1 的作用时间的作用时间 t 小于小于 /3，则，则 i 的幅值的幅值也按比例地减小，如图也按比例地减小，如图 6-30 中的矢量中的矢量 。可见，。可见，在任何时刻，所产生的磁在任何时刻，所产生的磁链增量的方向决定于所施链增量的方向决定于所施加的电压，其幅值则正比加的电压，其幅值则正比于施加电压的时间。于施加电压的时间。图图 磁链矢量增量与电压矢量、时间磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关系增量的关系2023/8/1537 磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关2024/7/17384.电压空间矢量的线性组合与电压空间矢量的线性组合与SVPWM控制控制 如前分析，我们可以得到的结论是：如前分析，我们可以得到的结论是：n如果交流电动机仅由常规的六拍阶梯波逆变器供电，如果交流电动机仅由常规的六拍阶梯波逆变器供电，磁链轨迹便是六边形的旋转磁场磁链轨迹便是六边形的旋转磁场，这显然不象在正弦，这显然不象在正弦波供电时所产生的波供电时所产生的圆形旋转磁场圆形旋转磁场那样能使电动机获得那样能使电动机获得匀速运行。匀速运行。n如果想获得更多边形或逼近圆形的旋转磁场，就如果想获得更多边形或逼近圆形的旋转磁场，就必须必须在每一个期间内出现多个工作状态，以形成更多的相在每一个期间内出现多个工作状态，以形成更多的相位不同的电压空间矢量。位不同的电压空间矢量。为此，必须对逆变器的控制为此，必须对逆变器的控制模式进行改造。模式进行改造。2023/8/15384.电压空间矢量的线性组合与SVP2024/7/1739 基本思路基本思路图图6-31 逼近圆形时的磁链增量轨迹逼近圆形时的磁链增量轨迹如果要逼近圆形，可以增如果要逼近圆形，可以增加切换次数，设想磁链增加切换次数，设想磁链增量由图中的量由图中的 11，12，13，14 这这4段组成。段组成。这时，每段施加的电压空这时，每段施加的电压空间矢量的相位都不一样，间矢量的相位都不一样，可以用基本电压矢量线性可以用基本电压矢量线性组合的方法获得。组合的方法获得。2023/8/1539 基本思路图6-31 逼近圆形时的磁2024/7/1740 线性组合的方法线性组合的方法图图6-32 电压空间矢量的线性组合电压空间矢量的线性组合图图6-32表示由电压空间矢表示由电压空间矢量和的线性组合构成新的量和的线性组合构成新的电压矢量。电压矢量。设在设在一段换相周期时一段换相周期时间间T0 中，可以用两个矢中，可以用两个矢量之和表示由两个矢量量之和表示由两个矢量线性组合后的电压矢量线性组合后的电压矢量us，新矢量的相位为，新矢量的相位为 。2023/8/1540 线性组合的方法图6-32 电压空间2024/7/1741 电压空间矢量的扇区划分电压空间矢量的扇区划分 为了讨论方便起见，可为了讨论方便起见，可把逆变器的一个工作周期用把逆变器的一个工作周期用6个电压空间矢量划分成个电压空间矢量划分成6个区域，称为扇区（个区域，称为扇区（Sector），），如图所示的如图所示的、，每个扇区对应的时间均为，每个扇区对应的时间均为/3。由于逆变器在各扇区的工作状态都是对称的，分析一由于逆变器在各扇区的工作状态都是对称的，分析一个扇区的方法可以推广到其他扇区。个扇区的方法可以推广到其他扇区。2023/8/1541 电压空间矢量的扇区划分 2024/7/1742 电压空间矢量的电压空间矢量的6个扇区个扇区图图6-33 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 2023/8/1542 电压空间矢量的6个扇区图6-33 电2024/7/1743n在常规六拍逆变器中一个扇区仅包含两个开关工作状态。在常规六拍逆变器中一个扇区仅包含两个开关工作状态。n实现实现SVPWM控制就是要控制就是要把每一扇区再分成若干个对应于把每一扇区再分成若干个对应于时间时间 T0 的小区间的小区间。按照上述方法插入若干个线性组合的。按照上述方法插入若干个线性组合的新电压空间矢量新电压空间矢量 us，以获得优于正六边形的多边形（逼以获得优于正六边形的多边形（逼近圆形）旋转磁场近圆形）旋转磁场。2023/8/1543在常规六拍逆变器中一个扇区仅包含两个开2024/7/1744 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化时引起在实际系统中，应该尽量减少开关状态变化时引起的开关损耗，因此不同开关状态的顺序必须遵守下述原的开关损耗，因此不同开关状态的顺序必须遵守下述原则：则：每次切换开关状态时，只切换一个功率开关器件，每次切换开关状态时，只切换一个功率开关器件，以满足最小开关损耗。以满足最小开关损耗。2023/8/1544 开关状态顺序原则 在实2024/7/1745 T0 区间的电压波形区间的电压波形 图图 第第扇区内一段区间的开关序列与逆变器三相电压波形扇区内一段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态 2023/8/1545 T0 区间的电压波形 图 第扇2024/7/1746小小 结结归纳起来，归纳起来，SVPWM控制模式有以下特点：控制模式有以下特点：1)逆变器的一个工作周期分成逆变器的一个工作周期分成6个扇区，每个扇区相当于常个扇区，每个扇区相当于常规六拍逆变器的一拍。为了使电动机旋转磁场逼近圆形，规六拍逆变器的一拍。为了使电动机旋转磁场逼近圆形，每个扇区再分成若干个小区间每个扇区再分成若干个小区间 T0，T0 越短，旋转磁场越短，旋转磁场越接近圆形，但越接近圆形，但 T0 的缩短受到功率开关器件允许开关频的缩短受到功率开关器件允许开关频率的制约。率的制约。2023/8/1546小 结归纳起来，SVPWM控制模式2024/7/17472)在每个小区间内虽有多次开关状态的切换，但在每个小区间内虽有多次开关状态的切换，但每次切换每次切换都只涉及一个功率开关器件，因而开关损耗较小。都只涉及一个功率开关器件，因而开关损耗较小。3)每个小区间均以零电压矢量开始，又以零矢量结束。每个小区间均以零电压矢量开始，又以零矢量结束。4)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。5)采用采用SVPWM控制时，逆变器输出线电压基波最大值为直控制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，这比一般的流侧电压，这比一般的SPWM逆变器输出电压逆变器输出电压提高了提高了15%。返回目录返回目录2023/8/15472)在每个小区间内虽有多次开关状态的