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SVPWM的基本原理和应用
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更新于2023-05-25
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所谓SPWM,就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式,脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列,这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛地用于直流交流逆变器等,比如高级一些的UPS就是一个例子。三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出,在变频器领域被广泛的采用。
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SPWM 与 SVPWM 的原理、算法以及两者的
区别
q812480638•2017 年 06 月 01 日 10:50•8194 次阅读
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所谓 SPWM,就是在 PWM 的基础上改变了调制脉冲方式,脉冲宽度时
间占空比按正弦规律排列,这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输
出。它广泛地用于直流交流逆变器等,比如高级一些的 UPS 就是一个例子。
三相 SPWM 是使用 SPWM 模拟市电的三相输出,在变频器领域被广泛的采
用。
SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的
PWM 法。前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不
同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。SPWM 法就是以该
结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM 波形
即 SPWM 波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积
与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和
幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
SVPWM 的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定
子理想磁链圆为参考标准,以三相逆变器不同开关模式作适当的切换,从而
形成 PWM 波,以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的
SPWM 方法从电源的角度出发,以生成一个可调频调压的正弦波电源,而
SVPWM 方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑,模型比较简单,
也便于微处理器的实时控制。
spwm 与 svpwm 的原理
SPWM 原理
正弦 PWM 的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的
矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的。正弦波波
形产生的方法有很多种,但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则
采样法和平均对称规则采样法三种。第一种方法由于生成的 PWM 脉宽偏小,
所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里
要采样两次正弦波,显然输出电压高于前者,但对于微处理器来说,增加了
数据处理量当载波频率较高时,对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛

的,它兼顾了前两种方法的优点。 SPWM 虽然可以得到三相正弦电压,但
直流侧的电压利用率较低, 最大是直流侧电压的倍,这是此方法的最大的缺
点。
SVPWM 原理
电压空间矢量 PWM(SVPWM)的出发点与 SPWM 不同,SPWM 调制
是从三相交流电源出发,其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称
正弦电源。而 SVPWM 是将逆变器和电动机看成一个整体,用八个基本电压
矢量合成期望的电压矢量,建立逆变器功率器件的开关状态,并依据电机磁
链和电压的关系,从而实现对电动机恒磁通变压变频调速。若忽略定子电阻
压降,当定子绕组施加理想的正弦电压时,由于电压空间矢量为等幅的旋转
矢量,故气隙磁通以恒定的角速度旋转,轨迹为圆形。
SVPWM 比 SPWM 的电压利用率高 15%,这是两者最大的区别,但两
者并不是孤立的调制方式,典型的 SVPWM 是一种在 SPWM 的相调制波中
加入了零序分量后进行规则采样得到的结果,因此 SVPWM 有对应 SPWM
的形式。反之,一些性能优越的 SPWM 方式也可以找到对应的 SVPWM 算
法,所以两者在谐波的大致方向上是一致的,只不过 SPWM 易于硬件电路实
现,而 SVPWM 更适合于数字化控制系统。
spwm 与 svpwm 的算法
SPWM 算法
SPWM 脉冲生成原理如图所示。
将一个正弦信号作为基准调制波 ,与一个高频等腰三角载波进行比较 ,
得到一个等距、等幅但宽度不同的脉冲序列。脉冲系列的占空比按正弦规律
来安排。当正弦值为最大值时,脉冲的宽度也最大 ,而脉冲间的间隔则最小;
反之 ,当正弦值较小时,脉冲的宽度也小,而脉冲间的间隔则较大 ,这就

是 SPWM 脉冲。用 6 个 SPWM 脉冲序列分别控制 6 个 IGBT 导通或者截
至 ,便能在三相定子绕组上得到交流信号,从而驱动 PMSM 运转。
SVPWM 算法
图 1 中,开关矢量[ a b c ]T 共有 8 种取值,即 6 个 IGBT 的开关状
态的组合一共有 8 个,这 8 种开关组合决定了 8 个基本空间矢量,如图 3 所
示。将两个相邻的基本空间矢量 U0 和 U60 所包围的电压 Uout 映射到和轴
6-8 上,得到式 1,其中 T 表示一个 PWM 周期时间长度,T1 和 T2 分别是
在一个周期时间 T 中基本空间矢量 U0 和 U60 各自的作用时间,T 是零矢量
在一个周期中的作用时间,T0+T1+T2=T。
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