SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解_svpwm的原理及法则推导和控制算法详解第五修改版 - CSDN文库

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一直以来对 SVPWM 原理和实现方法困惑颇多，无奈现有资料或是模糊不清，或是错

误百出。经查阅众多书籍论文，长期积累总结，去伪存真，总算对其略窥门径。未敢私

藏，故公之于众。其中难免有误，请大家指正，谢谢！

1 空间电压矢量调制 SVPWM 技术

SVPWM 是近年发展的一种比较新颖的控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率开

关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的

正弦波形。空间电压矢量 PWM 与传统的正弦 PWM 不同，它是从三相输出电压的整体效

果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。 SVPWM 技术与 SPWM 相比较，绕

组电流波形的谐波成分小(加了零序分量，减小谐波，成马鞍形，增加了效率)，使得电机

转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更

易于实现数字化。下面将对该算法进行详细分析阐述。

1.1 SVPWM 基本原理

SVPWM 的理论基础是平均值等效原理（spwm 的原理则是采样定理中的冲量相等

（面积相等），则控制效果相等），即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，

使其平均值与给定电压矢量相等。在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这

个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。两个矢量的作用时间

在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近

按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两

者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成 PWM 波形。逆变电路如图 2-8 示。

设直流母线侧电压为 Udc，逆变器输出的三相相电压为 UA、UB、UC，其分别加在空

间上互差 120° 的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢量

UA(t)、UB(t)、UC(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做

变化，时间相位互差 120°。假设 Um 为相电压有效值，f 为电源频率，则有：

（2-27）

其中，，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量 U(t)就可以表示为：

（2-28）

或者等效成下式：

（2-32）

其中，Uref 为期望电压矢量；T 为采样周期；Tx、Ty、T0 分别为对应两个非零电压矢

量 Ux、Uy 和零电压矢量 U 0 在一个采样周期的作用时间；其中 U0 包括了 U0 和 U7 两

个零矢量。式（ 2-32）的意义是，矢量 Uref 在 T 时间内所产生的积分效果值和

Ux、Uy、U 0 分别在时间 Tx、Ty、T0 内产生的积分效果相加总和值相同。

由于三相正弦波电压在电压空间向量中合成一个等效的旋转电压，（定子通以三相正弦

波，就会产生一个旋转的磁场，这里是对电压的等效）其旋转速度是输入电源角频率，等

效旋转电压的轨迹将是如图 2-9 所示的圆形。所以要产生三相正弦波电压（这是目标，因

为根据电机学，三相对称绕组通以三相对称正弦电流就可以形成一个旋转的圆形磁链），

可以利用以上电压向量合成的技术，在电压空间向量上，将设定的电压向量由 U4(100)位

置开始，每一次增加一个小增量，每一个小增量设定电压向量可以用该区中相邻的两个基

本非零向量与零电压向量予以合成，如此所得到的设定电压向量就等效于一个在电压空间

向量平面上平滑旋转的电压空间向量，从而达到电压空间向量脉宽调制的目的。

1.2 SVPWM 法则推导

三相电压给定所合成的电压向量旋转角速度为 ω=2πf，旋转一周所需的时间为 T

=1/ f ；若载波频率是 fs ，则频率比为 R = f s / f 。这样将电压旋转平面等切割成 R

个小增量，亦即设定电压向量每次增量的角度是：

  γ=2/ R =2πf/fs=2Ts/T。

今假设欲合成的电压向量 Uref 在第Ⅰ区中第一个增量的位置，如图 2-10 所示，欲用

U4、U6、U0 及 U7 合成，用平均值等效可得：U ref*Tz =U 4*T4 +U 6*T6 。

图 2-10 电压空间向量在第Ⅰ区的合成与分解

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评论2

shijia132

2020-02-13

很有参考意义，都是干货

qq_28551279

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