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1、SVPWM控制技术6.4电压空间矢量脉宽调制方法电压空间矢量脉宽调制方法 引言引言引言引言 6.4.1 1806.4.1 180o o导通模式下的逆变器电压空间矢量导通模式下的逆变器电压空间矢量导通模式下的逆变器电压空间矢量导通模式下的逆变器电压空间矢量 6.4.2 6.4.2 三相对称交流量空间矢量定义三相对称交流量空间矢量定义三相对称交流量空间矢量定义三相对称交流量空间矢量定义 6.4.3 6.4.3 电机磁链空间矢量与电压矢量的关系电机磁链空间矢量与电压矢量的关系电机磁链空间矢量与电压矢量的关系电机磁链空间矢量与电压矢量的关系 6.4.4 6.4.4 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁
2、场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六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场 6.4.5 6.4.5 电压空间矢量的线性组合与电压空间矢量的线性组合与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控制控制控制控制 小结小结小结小结 本节习题本节习题本节习题本节习题2实验运行相关波形实验运行相关波形实验运行相关波形实验运行相关波形：（：（：（：（空载运行空载运行空载运行空载运行）等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（25Hz25Hz）（放大）（放
3、大）（放大）（放大）电机线电流电机线电流等效参考电压调制波等效参考电压调制波6电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（10Hz10Hz）电机相电压电机相电压7电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（10Hz10Hz）（放大）（放大）（放大）（放大）86.4电压空间矢量脉宽调制方法电压空间矢量脉宽调制方法 引言引言传统（经典）的SPWM控制主要着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未顾及输出电流的波形。而电流滞环跟踪控制则直接控制输出电流，使之在
4、正弦波附 近变化，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在电动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。机空间形成圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。如果对准这一目标，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，其效果应该更好。这种控制方法称作“磁链跟踪控制磁链跟踪控制”，接下来的讨论将表明，磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压电压空空间间矢量矢量PWMPWM（SVPWMSVPWM，Space Space Vector PWMVector PWM）控制）控制”。这是一种在80年代提出，现在得
5、到广泛应用的三相逆变器PWM控制方法。96.4.1180o导通模式下的逆变器导通模式下的逆变器电压空间矢量电压空间矢量三相逆变器主电路桥臂简化三相逆变器主电路桥臂简化 和每相输出电流的和每相输出电流的方向无关方向无关10主电路原理图简化表示主电路原理图简化表示 三相逆变器-异步电动机 变频调速系统主电路原理图（一）功率开关器件共功率开关器件共有有 23=8 种，组合种，组合工作状态工作状态11主电路原理图简化表示主电路原理图简化表示 三相逆变器-异步电动机 变频调速系统主电路原理图（二）功率开关器件共功率开关器件共有有 23=8 种，组合种，组合工作状态工作状态12逆变器的逆变器的 8 种工作
6、状态种工作状态13开关工作状态开关工作状态 如果，上述图中的逆变器采用180导通型，功率开关器件共有 23=8 种组合工作状态（见附表），其中6 种有效开关状态；2 种无效状态（因为逆变器这时并没有输出电压）：u上桥臂开关 V1、V3、V5 全部导通u下桥臂开关 V2、V4、V6 全部导通14三相电压型三相电压型全桥逆变器全桥逆变器桥臂输出电桥臂输出电压波形压波形三相电压型三相电压型全桥逆变器全桥逆变器负载相电压负载相电压波形波形（六拍（六拍阶梯波）阶梯波）负载中性点负载中性点电压波形电压波形三相桥臂三相桥臂输出状态输出状态15开关状态表开关状态表开关代码：表示三相桥臂输出状态；开关代码：表示
7、三相桥臂输出状态；1上管导通，下管关断，桥臂输出高电平上管导通，下管关断，桥臂输出高电平0下管导通，上管关断，桥臂输出低电平下管导通，上管关断，桥臂输出低电平16开关控制模式开关控制模式 对于六拍阶梯波工作模式下的逆变器，在其输出的每个周期中6 种有效的工作状态各出现一次。逆变器每隔/3 时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这/3 时刻内则保持不变（方波控制方波控制模式模式）。工作于这种模式下的逆变器，我们通常把它简称为六拍逆变器六拍逆变器。17逆变器输出电压空间矢量的定义逆变器输出电压空间矢量的定义六拍阶梯波逆变器输出的各电压波形六拍阶梯波逆变器输出的各电压波形如前所示。如前所示。如果定义
8、电压空间矢量如果定义电压空间矢量 为：为：则根据前述六拍阶梯波工作模式下的则根据前述六拍阶梯波工作模式下的6种工作状态，可种工作状态，可以分别推导得出以分别推导得出6个电压空间矢量：个电压空间矢量：Us1,Us2,Us3,Us4,Us5和和Us6；Us7和和Us8幅值为零，称为幅值为零，称为零电压矢量零电压矢量，简称，简称零矢量零矢量为何有此为何有此定义？定义？18作用于交流电机上的逆变器输出电压空间矢作用于交流电机上的逆变器输出电压空间矢量计算（这里仅给出量计算（这里仅给出Us1和和Us2，其余的自己其余的自己可以推导验算）：可以推导验算）：19作用于交流电机上的逆变器输出电压空间矢作用于交
9、流电机上的逆变器输出电压空间矢量计算（这里仅给出量计算（这里仅给出Us1和和Us2，其余的自己其余的自己可以推导验算）：可以推导验算）：20逆变器的逆变器的6个输出电压空间矢量个输出电压空间矢量21由由6个电压空间矢量形成的电压空间矢量图个电压空间矢量形成的电压空间矢量图Us0，零电压矢量，含两种，零电压矢量，含两种状态，状态，包括包括Us7（000）和和 Us8（111），不输出，不输出电压。电压。22电压空间矢量图（简化表示）电压空间矢量图（简化表示）000，111，两个零电压，两个零电压矢量，不输出电压。矢量，不输出电压。236.4.2三相对称交流量三相对称交流量空间矢量定义空间矢量定义
10、交流电动机绕组的电压、电流、磁链等物理量都是随时间变化的，分析时常用时间相量来表示，但如果考虑到它们所在绕组的空间位置，也可以如图所示，定义为空间矢量uA0，uB0，uC0。图图 三相对称交流量的电压空间矢量定义三相对称交流量的电压空间矢量定义 24电压空间矢量的相互关系电压空间矢量的相互关系定子电压空间矢量：uA0、uB0、uC0 的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时间按正弦规律脉动，时间相位互相错开的角度也是120。合成空间矢量：由三相定子电压空间矢量相加合成的空间矢量 us 是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，是每相电压值的3/2倍倍。三相电压经过空间矢量合成后等效为一个空间矢量
11、的概念，实质上就是一种由三相信号到两相信号的变换。经过这样的等效变换带来的最大便利经过这样的等效变换带来的最大便利之处就在于三相系统转化为两相系统来处理，即之处就在于三相系统转化为两相系统来处理，即可以采用复平面矢量（向量）分析可以采用复平面矢量（向量）分析。25令三相电压为：令三相电压为：计算：计算：26前述电压空间矢量定义前述电压空间矢量定义中采用了中采用了2/3系数，实际系数，实际上就是考虑到使得变换上就是考虑到使得变换后的矢量长度变为后的矢量长度变为1，即，即所谓的所谓的“等幅值变换等幅值变换”。27电压空间矢量的相互关系电压空间矢量的相互关系 当电源频率不变时，合成空间矢量 us 以
12、电源角频率1 为电气角速度作恒速旋转。当某一相电压为最大值时，合成电压矢量 us 就落在该相的轴线上。用公式表示，则有 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 Is 和s。28电压空间矢量的合成思想电压空间矢量的合成思想Vref为期望的输出为期望的输出电压空间矢量电压空间矢量296.4.3电机磁链空间矢量电机磁链空间矢量 与电压矢量的关系与电压矢量的关系 三相的电压平衡方程式相加，即得用合成空间矢量表示的定子电压方程式为式中 us 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；s 定子三相磁链合成空间矢量。30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
13、所占的成分（比例）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 或 31磁链轨迹磁链轨迹 当电动机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形（一般简称为磁链圆磁链圆）。这样的定子磁链旋转矢量可用下式表示。其中 m是磁链s的幅值，1为其旋转角速度。326.4.4 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间六拍阶梯波逆变器与正六边形空间 旋转磁场旋转磁场 电压空间矢量运动轨迹 在常规的 PWM 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，这时的电压空间矢量运动轨迹是怎样的呢？为了讨论方便起见，再把三相逆变器异步电动机调速系统
14、主电路的原理图绘出，图中6个IGBT功率开关器件都用开关符号代替，可以代表任意一种功率开关器件。33主电路原理图简化表示主电路原理图简化表示 三相逆变器三相逆变器-异步电动机异步电动机 变频调速系统主电路原理图变频调速系统主电路原理图功率开关器件共功率开关器件共有有 23=8 种，组合种，组合工作状态工作状态34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 在180o导电模式下的六拍阶梯波作用下，随着逆变器工作状态的切换，电压空间矢量的幅值不变，而相位每次旋转/3，直到一个周期结束。这样，在一个周期中 6 个电压空间矢量共转过 2 弧度，形成一个封闭的正六边形，如图所示。参
15、考前述电压空间矢量图参考前述电压空间矢量图35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 电压空间矢量与磁链空间矢量的关系电压空间矢量与磁链空间矢量的关系 一个由电压空间矢量运动所形成的正六边形轨迹也可以看作是异步电动机定子磁链矢量端点的运动轨迹。对于这个关系，进一步说明如下：36图图 六拍阶梯波逆变器供电时电动机六拍阶梯波逆变器供电时电动机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 设在逆变器工作开始时定子磁链空间矢量为 1，在第一个/3 期间，电动机上施加的电压空间矢量为空间矢量矢量图中的 u1，把它们再画在右图中。按照磁链和电压关系式可以写成如下：137 也就是说
16、，在/3 所对应的时间 t 内，施加 u1的结果是使定子磁链 1 产生一个增量，其幅值|u1|与成正比，方向与u1一致，最后得到新的磁链 2，从而 38依此类推，可以写成 的通式 总之，在一个周期内，6个磁链空间矢量呈放射状，矢量的尾部都在O点，其顶端的运动轨迹也就是6个电压空间矢量所围成的正六边形。39图图 六拍阶梯波逆变器供电时电动机六拍阶梯波逆变器供电时电动机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 123456在一个输出周期在一个输出周期中，电机定子磁中，电机定子磁链轨迹形成一个链轨迹形成一个封闭的六边形。封闭的六边形。40磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关系磁链矢量
17、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、时间增量的关系磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关系 如果 u1 的作用时间t 小于/3，则 i 的幅值也按比例地减小，如图 中的矢量。可见，在任何时刻，所产生在任何时刻，所产生的磁链增量的方向决的磁链增量的方向决定于所施加的电压，定于所施加的电压，其幅值则正比于施加其幅值则正比于施加电压的时间。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4112拍阶梯波逆变器供电时电动机电压空间矢量与磁链矢量的关系拍阶梯波逆变器供电时电动机电压空间矢量与磁链矢量的关系 在一个输出周在一个输出周期中，期中，
18、期望的期望的电机定子磁链电机定子磁链轨迹形成一个轨迹形成一个封闭的封闭的12边形。边形。4212拍阶梯波逆变器供电的电压空间矢量与磁链矢量的关系拍阶梯波逆变器供电的电压空间矢量与磁链矢量的关系 在输出在输出1/6周周期中，电机定期中，电机定子磁链运动期子磁链运动期望轨迹。望轨迹。在下一个在下一个1/6周期中，电机周期中，电机定子磁链运动定子磁链运动期望轨迹。期望轨迹。4312拍阶梯波逆变器供电的电压空间矢量与磁链矢量的关系拍阶梯波逆变器供电的电压空间矢量与磁链矢量的关系 在输出一个周在输出一个周期中，期中，期望的期望的电机定子磁链电机定子磁链运动形成的轨运动形成的轨迹。迹。4412拍阶梯波逆变
19、器供电的矢量线性合成的磁链实际运动轨迹拍阶梯波逆变器供电的矢量线性合成的磁链实际运动轨迹 4524拍阶梯波逆变器供电时电动机电压空间矢量与磁链矢量的关系拍阶梯波逆变器供电时电动机电压空间矢量与磁链矢量的关系 在一个输出周在一个输出周期中，期中，期望的期望的电机定子磁链电机定子磁链轨迹形成一个轨迹形成一个封闭的封闭的24边形。边形。466.4.5电压空间矢量的线性组合电压空间矢量的线性组合 与与SVPWM控制控制 如前分析，我们可以得到的结论（特点）是：如果定子电压是连续变化的正弦量，则合成后的电压空间矢量us 为连续的圆形轨迹，而六拍阶梯波电压合成后的电压空间矢量为离散的6个点。如果交流电动机
20、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，这显然不象在正弦波供电时所产生的圆形旋转磁场那样能使电动机获得匀速运行。如果想获得更多边形或逼近圆形的旋转磁场，就必须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相位不同的电压空间矢量。为此，必须对逆变器的工作控制模式进行改造。47圆形旋转磁场逼近方法圆形旋转磁场逼近方法 PWM控制显然可以适应上述要求，问题是，怎样控制PWM的开关时间才能逼近圆形旋转磁场。科技工作者们已经提出过多种实现方法，例如线性组合法，三段逼近法，比较判断法等，这里介绍线性组合法线性组合法。48基本思路基本思路图图 逼近圆形时的磁链增量轨
21、迹逼近圆形时的磁链增量轨迹如果要逼近圆形，可以增加切换次数，设想磁链增量由图中的 11，12，13，14 这4段组成。这时，每段施加的电压空间矢量的相位都不一样，可以用基本电压矢量线性组合的方法获得。49我们希望所施加的电压矢量给带来的电动机磁链轨迹接近圆形，即磁链变化（增量）应该按照前述每60o电角度范围内细分为2段或4段，这里设细分段数为N，即N=2，或N=4，或者更多，如8段，10段，20段等。细分段越多，电机电流的谐波越少，电流波形越接近于正弦，电动机磁链轨迹接近于圆形，电机运行越稳定。但同时也会造成IGBT开关器件的开关次数显著增多，开关损耗越大。因此实际应用中需要折衷考虑细分的段数
22、。50伏秒积相等原则（也称伏秒平衡原则）伏秒积相等原则（也称伏秒平衡原则）根据给定的三相电压信号确定所需要施加的电压空间矢量。包括两个方面：一是确定所需要参与合成的两个电压矢量，这可以由参考给定电压空间矢量在电压空间矢量图中的位置确定；二是这两个电压矢量具体作用时间，这可以根据伏秒积相等原则求出。伏秒积相等伏秒积相等的原则，实际上也就是按照磁链增磁链增量相等量相等的原则，在足够短的作用时间内（称为采样控制时间Ts），施加的两个电压空间矢量施加的两个电压空间矢量与时间的乘积（伏秒积）等于给定电压空间矢与时间的乘积（伏秒积）等于给定电压空间矢量与时间的乘积（伏秒积）。量与时间的乘积（伏秒积）。51
23、12拍阶梯波逆变器供电的电压空间矢量与磁链矢量的关系拍阶梯波逆变器供电的电压空间矢量与磁链矢量的关系 在输出在输出1/6周周期中，电机定期中，电机定子磁链运动期子磁链运动期望轨迹。望轨迹。在下一个在下一个1/6周期中，电机周期中，电机定子磁链运动定子磁链运动期望轨迹。期望轨迹。52电压空间矢量的合成思想电压空间矢量的合成思想Vref为期望的输出为期望的输出电压空间矢量电压空间矢量53矢量合成过程中的作用时间（第一个矢量合成过程中的作用时间（第一个60o区域）区域）考虑到考虑到，并令：并令：同时，电压矢量同时，电压矢量U1,U2,U0为已知，代入上式得到：为已知，代入上式得到：电压空间矢量电压空
24、间矢量的幅值的幅值54矢量合成过程中的作用时间矢量合成过程中的作用时间令实部和虚部分离，得到如下三个方程：令实部和虚部分离，得到如下三个方程：55矢量合成过程中的作用时间矢量合成过程中的作用时间求解上述三个方程，得到：求解上述三个方程，得到：一般将一般将 k 定义为调定义为调制系数，也称调制制系数，也称调制深度。深度。k0,156矢量合成过程中的作用时间矢量合成过程中的作用时间对作用时间作一形式上的变换：对作用时间作一形式上的变换：第一个第一个60o扇区中的参考矢量合成扇区中的参考矢量合成 57矢量合成过程中的作用时间（第二个矢量合成过程中的作用时间（第二个60o区域）区域）同理，当参考电压矢
25、量位于第二个同理，当参考电压矢量位于第二个60o区域时，区域时，求求解类似的三个方程可得到：解类似的三个方程可得到：作一个简单的代换，并作一个简单的代换，并与第一个与第一个60o区域的作区域的作用时间表达式比较，可用时间表达式比较，可以发现规律。以发现规律。作代换作代换=+/3。58关于零矢量的使用关于零矢量的使用 采样控制周期 Ts 应由旋转磁场所需的频率和器件开关速度以及系统损耗等因素决定，t1+t2与Ts 未必相等，其间隙时间可用零矢量 u7 或 u8 来填补。为了减少功率器件的开关次数，并获得好的谐波性能，一般使 u7 和 u8 各占一半时间，因此u7 作用时间t07和 u8作用时间t
26、08如下式：59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，可把逆变器的一个工作周期用6个电压空间矢量划分成6个区域，称为扇区（Sector），如图所示的、，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，分析一个扇区的方法可以推广到其他扇区。60电压电压空空间间矢量的矢量的6个扇区划分个扇区划分61在常规六拍逆变器中一个扇区仅包含两个开关工作状态。实现SVPWM控制就是要把每一扇区再分成若干个对应于时间 Ts 的小区间。按照上述方法插入若干个线性组合的新电压空间矢量 Vref，以获得优于正六边形的多边形（逼近圆形）旋转磁场。62开关状态切换原则开关状态
27、切换原则 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则：（1）每次切换开关状态时，只切换一个功率开关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。器件，以满足最小开关损耗。（2）原则上）原则上不允许两相同时进行开关动作。不允许两相同时进行开关动作。63电压空间矢量脉宽调制思想电压空间矢量脉宽调制思想Vref为期望的输出为期望的输出电压空间矢量电压空间矢量64首发零矢量的首发零矢量的SVPWM作用模式作用模式 l我们这里介绍的SVPWM控制方法中，用于合成的3个输出电压矢量序列，首发电压矢量都是零矢量，首发电压矢量都是零矢量，这
28、样可以有效地避免扇区切换过程中发生矢量突变。l以参考矢量位于扇区扇区为例，采用 3个电压矢量U1,U2,U0，其中U0包括U7（000）和U8（111）两种。一般采用首发零矢量首发零矢量U7（000）的方案）的方案。l当参考矢量位于扇区扇区中，输出矢量的次序为：000100110111111110100 000。l当然采用首发零矢量首发零矢量U8（111）也可以，）也可以，只需把上述输出矢量的次序颠倒一下即可：111110100000000100110 111。l如果出于降低开关器件损耗考虑，还可以采用首发其它矢量的PWM模式。关于SVPWM作用模式，有多种方案选择，限于学时，这里不进一步介绍
29、。65首发零矢量的首发零矢量的SVPWM作用模式作用模式首发零矢量首发零矢量U7（000）的电压矢量输出顺序表）的电压矢量输出顺序表66一个一个一个一个T Ts s 区间内的电压波形区间内的电压波形区间内的电压波形区间内的电压波形 （第一个（第一个（第一个（第一个6060o o扇区）扇区）扇区）扇区）第第扇区内的开关序列与逆变器三相电压波形（首发扇区内的开关序列与逆变器三相电压波形（首发000矢量）矢量）也称为电压空也称为电压空间矢量脉宽调间矢量脉宽调制制（SVPWM）工作模式图工作模式图虚线间的虚线间的每一小段每一小段表示一种表示一种工作状态工作状态0 0 01 0 01 1 01 1 11
30、 1 11 1 01 0 00 0 0U相桥臂相桥臂状态变化状态变化67一个一个一个一个T Ts s 区间内的电压波形区间内的电压波形区间内的电压波形区间内的电压波形 （第一个（第一个（第一个（第一个6060o o扇区）扇区）扇区）扇区）第第扇区内的开关序列与逆变器三相电压波形（首发扇区内的开关序列与逆变器三相电压波形（首发111矢量）矢量）1 1 11 1 01 0 00 0 00 0 01 0 01 0 01 1 1U相桥臂相桥臂状态变化状态变化注意矢量注意矢量次序和相次序和相应作用时应作用时间的变化间的变化68T TS S 区间内的电压波形区间内的电压波形区间内的电压波形区间内的电压波形
31、 （所有（所有（所有（所有6 6个个个个6060o o扇区）扇区）扇区）扇区）69SVPWM模式作用下的模式作用下的定子磁链轨迹定子磁链轨迹N=4时，时，60o电角度范围（电角度范围（1/6周期）内实际的定子磁链矢量轨迹周期）内实际的定子磁链矢量轨迹期望的期望的(等等效的效的)定子定子磁链轨迹磁链轨迹实际的实际的 定子磁链定子磁链轨迹轨迹70SVPWM模式作用下的模式作用下的定子磁链轨迹定子磁链轨迹N=4时，时，360o电角度（电角度（1个周期）内定子旋转磁链矢量轨迹个周期）内定子旋转磁链矢量轨迹定子磁链定子磁链矢量轨迹矢量轨迹旋转方向旋转方向71如上所述，如果一个扇区分成4个Ts小区间，则一
32、个周期中将出现24个脉冲波，而功率器件的开关次数也必将增多，应选用高开关频率的功率器件。当然，一个扇区内所分的小区间越多，就越能逼近圆形旋转磁链轨迹。在每个60o扇区内都有各自相应的逆变器开关序列和三相电压波形（即PWM工作模式）。首发矢量采用000或者111都可以，改变的只是矢量合成过程中的电压矢量输出次序，各电压矢量的作用时间不变。实际上，这种逆变器的开关序列和电压波形就对应着IGBT开关器件的栅极驱动信号时序。通过控制IGBT栅极驱动电压，就可以得到期望的输出电压波形。72三相三相PWM型逆变器型逆变器-交流电动机系统框图（开环）交流电动机系统框图（开环）（参考图（参考图6-7）6路驱动
33、路驱动脉冲脉冲三相交流三相交流输出电压输出电压控制电压控制电压输入信号输入信号如何通过如何通过SVPWM方法实现方法实现对三相逆变器的控制？对三相逆变器的控制？怎么样才能得怎么样才能得到到所需的所需的IGBT驱驱动控制信号？动控制信号？请大家思考，本节请大家思考，本节最初提出的问题是最初提出的问题是否已经得到解决？否已经得到解决？73SVPWM SVPWM 实验结果，空载，采样控制周期实验结果，空载，采样控制周期实验结果，空载，采样控制周期实验结果，空载，采样控制周期250250 ss；U U相等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和U U相电机线
34、电流相电机线电流相电机线电流相电机线电流（10Hz10Hz）电机电流电机电流等效参考电压调制波等效参考电压调制波74等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（10Hz10Hz10Hz10Hz）（放大）（放大）（放大）（放大）75等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（25Hz25Hz25Hz25Hz）76等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机
35、线电流（25Hz25Hz）（放大）（放大）（放大）（放大）77等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（50Hz50Hz）电机电流电机电流等效参考电压调制波等效参考电压调制波78等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（等效参考电压调制波和电机线电流（50Hz50Hz）（放大）（放大）（放大）（放大）79SVPWM SVPWM 实验结果（实验结果（实验结果（实验结果（80%80%负载）（负载）（负载）（负载）（In=5A In=5A）：）：）：）：U U相
36、等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和U U相电机线电流相电机线电流相电机线电流相电机线电流（10Hz10Hz）电机电流电机电流等效参考调制波等效参考调制波80SVPWM SVPWM 实验结果（实验结果（实验结果（实验结果（80%80%负载）（放大）：负载）（放大）：负载）（放大）：负载）（放大）：U U相等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和相等效参考电压调制波和U U相电机线电流相电机线电流相电机线电流相电机线电流（10Hz10Hz）81电机相电压和等效参考调制波（电机相电压和等效参考调制波（电机相电压和等效参考调制
37、波（电机相电压和等效参考调制波（10Hz10Hz）电机相电压电机相电压82电机相电压和等效参考调制波（电机相电压和等效参考调制波（电机相电压和等效参考调制波（电机相电压和等效参考调制波（10Hz10Hz）（放大）（放大）（放大）（放大）83电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（电机相电压和电机线电流波形（10Hz10Hz）（再放大）（再放大）（再放大）（再放大）84电机线电流和电机线电流和电机线电流和电机线电流和ADAD采样波形（采样波形（采样波形（采样波形（50Hz50Hz）85电机线电流和电机线电流和电机线电流和电机线电流和ADAD采样后的波形
38、（采样后的波形（采样后的波形（采样后的波形（50Hz50Hz）（放大）（放大）（放大）（放大）86电机线电流和电机线电流和电机线电流和电机线电流和ADAD采样后的波形（采样后的波形（采样后的波形（采样后的波形（50Hz50Hz）（放大）（放大）（放大）（放大）87电机线电流和电机线电流和电机线电流和电机线电流和ADAD采样波形（采样波形（采样波形（采样波形（50Hz50Hz）（放大）（放大）（放大）（放大）电机线电流电机线电流88小小 结结归纳起来，SVPWM控制模式有以下特点：1)逆变器的一个工作周期分成6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，每个扇区再分
39、成若干个小区间 Ts，Ts 越短，旋转磁场越接近圆形，但 Ts 的缩短受到功率开关器件允许开关频率和逆变器开关损耗（发热和效率）的制约。2)在每个小区间内虽有多次开关状态的切换，但每次切换都只涉及一个功率开关器件，因而开关损耗较小。893)每个小区间均以零电压矢量开始，又以零电压矢量结束。4)利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简便。5)采用SVPWM控制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，这比一般三相SPWM控制输出电压提高了15%，即直流电压利用率可达到1。有关有关SVPWM的介绍，可以参考：的介绍，可以参考：（1）陈坚）陈坚 编著，电力电子学编著，电力电子学电力电子变换和控
40、电力电子变换和控制技术，高等教育出版社，制技术，高等教育出版社，2004年年12月月（2）徐德鸿）徐德鸿 等主编，电力电子技术，科学出版社，等主编，电力电子技术，科学出版社，2007年年8月月90本节习题本节习题在在180o导通工作模式下，根据电压空间矢量的定义，导通工作模式下，根据电压空间矢量的定义，分别计算三相全控桥式逆变器的分别计算三相全控桥式逆变器的6个电压空间矢量，个电压空间矢量，并作出电压空间矢量图。并作出电压空间矢量图。在在6拍阶梯波作用下，根据三相交流异步电机定子磁拍阶梯波作用下，根据三相交流异步电机定子磁链和定子电压的关系，描述磁链运行特征，并作出定链和定子电压的关系，描述磁
41、链运行特征，并作出定子磁链运行轨迹图。子磁链运行轨迹图。分别推导出分别推导出6个扇区中用于合成期望的参考电压矢量个扇区中用于合成期望的参考电压矢量的电压矢量作用时间表达式，并说明作用时间表达式的电压矢量作用时间表达式，并说明作用时间表达式关于参考电压矢量所处扇区位置的规律。关于参考电压矢量所处扇区位置的规律。分别作出分别作出SVPWM中首发零矢量中首发零矢量U7（000）和）和U8（111）在第二扇区的工作模式图，并标出相应工作）在第二扇区的工作模式图，并标出相应工作电压矢量及其作用时间。电压矢量及其作用时间。分别作出分别作出6个扇区的首发零矢量个扇区的首发零矢量U7（000）和首发零矢）和首
42、发零矢量量U8（111）矢量的）矢量的SVPWM工作模式图。工作模式图。91附附:三相逆变电路三相逆变电路SPWM仿真系统仿真系统(Matlab/Simulink)92六路六路PWM脉冲输出脉冲输出93三相线电压到三相相电压的转换三相线电压到三相相电压的转换94异步电机转速输出波形异步电机转速输出波形95三相逆变器线电压波形三相逆变器线电压波形96电机负载相电压波形电机负载相电压波形97电机相电压和等效参考调制波（电机相电压和等效参考调制波（电机相电压和等效参考调制波（电机相电压和等效参考调制波（10Hz10Hz）电机相电压电机相电压98电机转子和定子电流波形电机转子和定子电流波形99电机电磁转矩波形电机电磁转矩波形100结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！101