[经验]

空间矢量脉宽调制技术

赵敏

2018-10-29 16:35:49

1375 ADI 脉宽调制

PWM技术作为电力电子装置的核心技术，被广泛的应用于变频调速电机传动中，电机控制的最终目的是产生圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。在众PWM调制方法中，空间矢量脉宽调制(SVPWM)因其宜于数字控制器实现、输出电流波形好且直流侧电压利用率高等优点被广泛应用于两电平电压逆变器的控制中。
一、两电平电压型逆变器电压空间矢量
当由三相对称的正弦电压供电时，给出的电压矢量为一个幅值与相电压幅值相等的空间矢量，其端点的运动轨迹为圆形，且旋转的角速度为相电压的电角频率。由环球电机学理论知，电压的积分即磁链。要想产生的定子磁链为理想的圆形，必须保持电压空间矢量的幅值不变且相角连续变化。逆变器能输出的电压矢量数量很有限，SVPWM可以通过快速交替地输出逆变器各电压矢量，从而引导定子磁链形成接近圆形的轨迹。
图1给出了三相电压型逆变器的拓扑结构。每相都含有两个桥臂，每个桥臂均由一个可控器件和一个反并联二极管组成。对于星型连接的负载，负载各相的相电压可以通过计算负载中性点n与直流电源假想中点N的电位差求得。

图一：三相电压型逆变器的拓扑结构二、SVPWM线性组合算法
如果单独分别输出6个非零基本空间电压矢量，定子磁链矢量仅能构成如图2所示的六边形磁场，而不能逼近圆形磁场。为了较好地逼近圆形磁场，应该有尽量多的正多边形边，即应该生成更多的逆变器开关状态组合。SVPWM将逆变器和东莞电机看成一个整体，利用6个非零的基本空间电压矢量完成线性组合可以获得更多的开关组合。当控制系统根据交流电动机的运行状态计算得到一个电压空间矢量给定值Vs时，可以通过6个非零基本空间矢量中某相邻两个矢量来合成，若有多余时间可以分配给零矢量。控制电压型逆变器使其在一个控制周期Ts内实现输出的电压空间矢量对时间的积分与Vs·Ts相等。

图2：三相电压型逆变器输出的基本电压空间矢量本文来自：szhbmotor