SVPWM原理超易懂讲解演示幻灯片
SVPWM的原理讲解
SVPWM的原理讲解SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种基于空间矢量的脉宽调制技术，用于控制交流电机的三相逆变器。
它在电机控制中广泛应用，具有高效、低失真和高精度的优点。
本文将从原理、工作原理和优点三个方面对SVPWM进行详细介绍。
一、原理SVPWM的基本原理是将三相电压分解为alpha轴和beta轴的两个独立分量，然后根据alpha和beta的大小和相位差计算得到一个空间矢量，最后根据空间矢量的方向和大小来确定控制电压波形。
通过合理的调节控制电压的大小和频率，可以实现对电机的精确控制。
二、工作原理1. 坐标变换：将三相电压转换为alpha轴和beta轴的分量，通过如下公式计算得到alpha和beta：alpha = 2/3*Va - 1/3*Vb - 1/3*Vcbeta = sqrt(3)/3*Vb - sqrt(3)/3*Vc2. 空间矢量计算：根据alpha和beta的大小和相位差计算得到空间矢量。
空间矢量的方向和大小决定了逆变器输出电压的形状和频率。
3.脉宽调制：根据空间矢量的方向和大小来确定脉冲的宽度和频率。
通常，采用时间比较器和斜坡发生器来实现脉冲宽度调制，使得逆变器输出的脉冲宽度能够跟随空间矢量的变化。
4.逆变器控制：将调制好的脉宽信号通过逆变器输出到交流电机。
逆变器通过控制脉冲宽度和频率来改变输出电压的形状和频率，从而实现对电机的精确控制。
三、优点1.高效：SVPWM技术能够将三相电压转换为整数变化的脉宽信号，减少了功率器件的开关次数，提高了逆变器的转换效率。
2.低失真：SVPWM技术能够通过精确控制脉冲宽度和频率来改变输出电压的形状和频率，减小了电机输出的谐波失真，提高了电机的运行效果和负载能力。
3.高精度：SVPWM技术能够实现对电机的精确控制，通过调整输出电压的波形和频率，可以实现电机的恒转矩和恒转速控制，提高了电机的控制精度和稳定性。
SVPWM电压矢量控制ppt课件
2 3
(u
A
uBe j
uCe j2
)
13
8个基本空间矢量
PWM逆变器共有8种工作状态
当 SA SB SC 1 0 0
uA
uB
u
C
Ud 2
Ud 2
Ud 2
u1
2 Ud (1 e j e j2 ) 32
2
Ud
j 2
(1 e 3
j 4
e 3
)
32
2 Ud [(1 cos 2 cos 4 ) j(sin 2 sin 4 )]
3
2 Ud (1 j 3) 32
2U 3
d
e
j
3
依此类推，可得8个基本空间矢量 。
15
8个基本空间矢量
6个有效工作矢量
u1 u6
幅值为
2U 3
d
空间互差
3
2个零矢量 u0、u7
16
基本电压空间矢量图
图5-24 基本电压空间矢量图
17
正六边形空间旋转磁场
6个有效工作矢量 u1 u6
顺序分别作用△t时间，并使
SPWM的基波线电压最大幅值为
U' lm m ax
3U d 2
两者之比
U lm max U'
lm m ax
2 1.15 3
SVPWM方式的逆变器输出线电压基波最大 值为直流侧电压，比SPWM逆变器输出电压 最多提高了约15%。
33
SVPWM的实现
通常以开关损耗和谐波分量都较小为 原则，来安排基本矢量和零矢量的作用 顺序，一般在减少开关次数的同时，尽 量使PWM输出波型对称，以减少谐波 分量。
Ud
SVPWM原理 超易懂讲解演示幻灯片
扇 区 内 的 区 间 包 含 t1 ， t2，t7 和 t8 共4段，相 应的电压空间矢量为
u1，u2，u7 和 u8 ，即 100，110，111 和 000 共4种开关状态。
电压空间矢量的线性组合 36
（4）电压空间矢量的线性组合与控制
us
cos Tt10
t2 2T0
Ud
us sin
3t2 2T0
Ud
解 t1和 t2 ，得
t1 uscos1ussin
T0 Ud
3 Ud
(13)
t2 2 us sin
T0 3 Ud
(14) 32
（4）电压空间矢量的线性组合与控制
4) 零矢量的使用
换相周期 T0 应由旋转磁场所需的频率决定， T0 与 t1+ t2 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，一般 使 u7 和 u8 各占一半时间，因此
211 (7)
21
(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
依此类推，可以写成 的通式
uit Ψi i1 ,2, 6(8)
i1i i
(9)
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。
22
(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
电压空间矢量运动轨迹
在常规的 PWM 变压变频调速系统中，感应电 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-感应电动 机调速系统主电路的原理图绘出，图中六个功率 开关器件都用开关符号代替，可以代表任意一种 开关器件。
svpm详细原理
svpwm原理详解（转载）2012-03-27 08:58:23| 分类：开关电源控制|举报|字号订阅2012-3-27出自西莫电机论坛一直以来对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！此文的讲解是非常清楚，但是还是存在一些错误，本人做了一些修正，为了更好的理解整个推导过程，对部分过程进行分解，并加入加入7段和5段时调制区别。
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，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，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°。
SPWM和SVPWM控制 ppt课件
N fc fr
（3-1）
当载波比 N 等于常数时，为同步调制； 当载波比 N 不等于常数时，为异步调制。
ppt课件
10
同步调制与异步调制比较
（1）同步调制能够保证在参考波每半个周期内包含的载波三 角波个数一定，可保持输出脉冲正、负半周对称；但参考波频 率很低时，逆变器输出波形谐波含量大。 （2）异步调制控制方法简单，在载波频率恒定时，只改变参 考波的频率和幅值就进行了调频调压，特别在低频输出时，可 通过保持较高的载波频率来改善输出波形；但异步调制时，输 出脉冲电压相位位置会发生漂移，不能随时保持调制脉冲电压 正、负半周对称，而产生边带效应。
3
3.1 电压型PWM逆变器的基本工作原理
PWM 逆变器多为采用不控或可控电压源供电的交-直-交系统， 简称电压型 PWM 逆变器。PWM 变频调速和其它变频调速方 式一样，也可以对交流电动机进行恒转矩控制、恒功率控制和 高速区域的软机械特性控制。常用的电压型 PWM 变频调速系 统的基本结构如图 3-1 所示。
角形，则有
AB BC DE EC
(3-6)
在 ABC 中， AB Vcm 为三角波幅值； BC S 为三角波四分 之一周期的角度。在 CDE 中，DE Vci 为三角波在第i 处的值； EC i 为式（3-5）的值。
ppt课件
24
将上边的值代入式（3-6）经整理后得
Vci
2 Ud sin(nt)d (t) 1 2
U 3 d sin(nt)d (t)
2 2
d
...
k Ud sin(nt)d (t)
2
Ud
sin(nt)d (t)]
2 k1
k 2
svpwm面积等效原理
svpwm面积等效原理小伙伴们！今天咱们来唠唠SVPWM这个超有趣的东西，特别是它的面积等效原理，就像一场电的魔法一样呢！咱们先得知道啥是SVPWM呀。
简单来说，它是一种控制技术，在电机控制领域那可是相当厉害的角色。
想象一下，电机就像一个小宠物，SVPWM就是指挥这个小宠物怎么动的魔法棒。
那这个面积等效原理是咋回事呢？这就像是在玩拼图游戏。
你看啊，我们想要电机按照我们的想法转动，就需要给电机提供合适的电压。
SVPWM就把这个任务变成了用不同形状的小“电压块”来拼凑出我们需要的效果。
比如说，我们想要电机产生一个特定的磁场，这个磁场就像是一个特定形状的拼图图案。
SVPWM就会把这个大的磁场需求分解成很多小的部分。
这些小部分就像是一个个小三角形或者小梯形的电压波形。
这些小波形单独看起来可能有点奇怪，但是当把它们按照一定的顺序和时间组合起来的时候，神奇的事情就发生了。
从数学的角度来看呢，这就像是积分一样。
虽然每个小的电压波形在短时间内产生的效果可能很微小，但是把它们在一段时间内积累起来，也就是把它们的面积加起来，就能够等效于我们想要的那个理想的电压效果。
这就好比你每天存一点钱，虽然每天存的不多，但是时间一长，就会有一笔不小的积蓄，可以用来买你心仪的东西啦。
你再想象一下，电机里的磁场就像一个小池塘里的水。
SVPWM就像是拿着小杯子、小勺子往池塘里加水的小助手。
每个小杯子和小勺子里的水就相当于那些小的电压波形对应的磁场。
虽然每次加的水不多，但是按照一定的方式不停地加，最后池塘里的水就会达到我们想要的水位，也就是电机产生了我们需要的磁场。
而且哦，这个面积等效原理还特别聪明呢。
它能够在有限的电源条件下，尽可能地让电机发挥出最好的性能。
就像我们在生活中，要把有限的资源合理利用起来一样。
比如说，我们只有那么多食材，但是通过巧妙的搭配和烹饪方法，就能做出一顿超级美味的大餐。
SVPWM也是这样，在有限的电压范围内，通过合理安排那些小的电压波形，让电机高效地转动起来。
《逆变器SVPW》课件
SVPW逆变器的实际测试结果与分析
实际测试结果
在各项测试中，SVPW逆变器表现出良好的性能，效率高、输出电压稳定性好 、输出电流波形质量优良、动态响应速度快。
结果分析
SVPW逆变器采用先进的控制算法和电力电子器件，使得其在性能上具有明显 优势。同时，SVPW逆变器还具有结构简单、可靠性高等优点，适用于各种应 用场景。
05
SVPW逆变器的性能测试与评 估
SVPW逆变器的性能测试方法
01
02
03
04
电压型逆变器测试
通过测量输入电压、输出电压 、输出频率等参数，评估电压
型逆变器的性能。
电流型逆变器测试
通过测量输入电流、输出电流 、输出阻抗等参数，评估电流
型逆变器的性能。
动态性能测试
通过模拟负载变化，测试逆变 器的动态响应速度和稳定性。
庭或商业设施使用。
SVPW逆变器具有高效率、低噪音、低 维护等优点，广泛应用于光伏发电系统
中。
SVPW逆变器能够适应不同的天气和光 照条件，确保稳定的电力输出。
SVPW逆变器在风力发电系统中的应用
在风力发电系统中，SVPW逆变器同样起到将直流电转换为交流电的作用，使得风力发电机 产生的能量能够供给电网或特定负载。
故障诊断与处理
软件中集成了故障诊断功 能，可在发生故障时及时 切断逆变器并报警。
SVPW逆变器的实现与优化
实验平台搭建
介绍了为验证SVPW逆变 器性能而搭建的实验平台 。
实验结果分析
对实验数据进行了详细分 析，验证了SVPW逆变器 的优良性能。
优化建议
针对实验中存在的问题， 提出了针对性的优化建议 和改进措施。
风能作为一种可再生能源，与SVPW逆变器的结合有助于实现能源的可持续发展和环境保护 。
解读快速看懂SVPWM
解读快速看懂SVPWM1、引为啥突然要说SVPWM呢？因为在考虑功率半导体损耗的时候，如果只考虑硬件，那纯粹是耍流氓，毕竟，硬件是基础，真正厉害的⾼效率，还得靠软件助推⼀把，那SVPWM便是电机控制软件的根基。
长话短说，先从永磁同步电机怎么转开始，为了避免我和⼤家头疼，尽量少公式，多原理，简单的思维把它搞清楚2、永磁同步电机怎么转的这是个简化的⽰意图：直观理解，假如中间的是转⼦，外边的磁场旋转，能够带动转⼦旋转。
永磁同步电机的旋转磁场是靠定⼦电流产⽣的，实际控制电机旋转便是控制这个旋转磁场。
我们分析问题习惯在坐标系⾥完成，上边这个磁场是旋转的，如果是静⽌坐标系，那公式势必会⾮常复杂。
假如以转⼦的磁场⽅向为坐标轴呢？那定⼦磁场便是相对静⽌的了，分析起来也简单很多，三相静⽌坐标系到d-q旋转坐标系的转换就是这个道理。
3、PWM基础PWM调制的基础原理是⾯积等效原理，即：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，冲量即窄脉冲的⾯积，所说的效果基本相同是指惯性环节的输出波形基本相同。
这四个形状不同，⾯积相等的窄脉冲作⽤到惯性环节的效果基本相同，当然脉冲越窄，输出的差异越⼩，主要差异在⾼频部分。
由此延伸，⽤PWM波等效正弦波电压，按照同⼀⽐例改变各脉冲宽度，可以改变等效正弦波的幅值。
4、SVPWM基本电压⽮量⾸先看逆变器拓扑：根据⾯积等效原理，我们期望与之达到相同效果的正弦电压波形：其中θ=wt，合成电压⽮量为：这是⼀个逆时针旋转的电压⽮量，旋转⾓速度w，⽮量幅值为（3/2）Um接下来是我们实际通过PWM调制得到的电压：6个管⼦，定义开关函数：Sx ( x = a、b、c) 为：(Sa、Sb、Sc)的全部可能组合共有8个，包括6个⾮零⽮量 Ul(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、和两个零⽮量 U0(000)、U7(111)，下⾯以其中⼀种开关组合为例分析：以（1 0 0）为例，等效电路图如下：电机每相阻抗⼀样，b\c两相并联阻抗减半，于是得到：Uan=2Udc/3、UbN=-Udc/3、UcN=-Udc/3合成⽮量我们称之为U4（1 0 0）。
基于SVPWM算法的永磁同步电机闭环控制ppt
其中，Clark变换、Park变换已在前面介绍，用到的角度由编码器反馈 经过计算后得到。经过变换后，三相定子电流解耦变成两个直流分量iq和 id，在实际中矢量控制的目的是使id趋近于零、iq跟踪速度调节器的输出。 控制分别由三个PI调节器完成。
系统中，PI调节器采用的为增量式算法，具体公式如下：
(3.1)
图 2.1交流调速系统主电路图
2.2 SVPWM算法程序实现
基于空间电压矢量的调制原理，可以得到空间电压矢量调制 的实现步骤：
①判断参考电压矢量Uout所在的扇区 确定Uout位于哪个扇区后，就可确定Uout是其由哪两个相邻基本电压空 间矢量合成。（利用扇区号 N=4*C+2*B+A，只需经过简单的加减及逻 辑运算即可确定所在的扇区，对于提高系统响应和进行仿真都很有意义 ）
2.1 空间矢量调制理论
在理想的供电情况下，定子相电压为三相平衡正弦电压时，三相电压 合成矢量us是一个以电源角频率ω s为角速度作恒速旋转的空间矢量，它
的幅值是相电压幅值的 3 2 倍，当某一相电压为最大值时，三相电压
合成矢量us就将与该相的轴线重合。当电动机转速稳定的时候，定子电 流的空间矢量is和磁链的空间矢量Ψ s的幅值恒定，以电源角频率ω s为 电气角速度在空间作恒速旋转。
矢量控制又被称作磁场定向控制，按照同步旋转参考坐标系定向方 式可以分为定子磁场定向控制、转子磁场定向控制和气隙磁场定向控制。 因为转子磁场定向控制可以得到自认的解耦控制，其在实际的系统中得 到了广泛应用。
SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解
S V P W M的原理及法则推导和控制算法详解LEKIBM standardization office【IBM5AB- LEKIBMK08- LEKIBM2C】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，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，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°。
详细版svpwm空间矢量控制原理及详细计算.ppt
（ ） 采用对称规则采样法时的脉宽间为: t =
当载波幅值UC 为1
时t
= Tc
2
1
u(te) Uc
可得:
Tc 2
u
(
1+ U (te) Uc
te ) = 2t
Tc
-1
• 将tA、tB 、tC 代入上式(注: 2TI = Tc )得平均电压
• 矢量位于第一扇区时隐含调制函数为:
• uyA = Kcos (θ- 30°)
把公式中u1、u2 换成该扇区边界上的电压矢量就可以了。扇区时, 可 得三相脉宽时间为: • tA = 2 ( t1 + t2 + t7 ) • tB = 2 ( t2 + t7 ) • tC = 2 t7 • 将式7、式8 和式9 代入上式, 并考虑到t0 = t7 , • 可得: • tA = KTI『 sin (60°-θ) + sinθ』 + TI • tB = KTI 『- sin (60°-θ) + sinθ』 + TI • tc = KTI『 - sin (60°-θ) - sinθ 』+ TI
空间矢量控制（svpwm）
（1）模型等效原则：
众所周知，交流电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正 弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F，它在空间呈正弦分布，以同步 转速w1（即电流的角频率）顺着 A-B-C 的相序旋转。这样的物理模型如图1-1a 所示。然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，除单相以外，二相、三相、四 相、…… 等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势， 当然以两相最为简单。
• uav TI = u0 t0 + u1 t1 + u2 t2 + u7 t7 • 式中, TI = t0 + t1 + t2 + t7 ; • t0、t1、t2、t7、为u0、u1、u2、u7 停留的时间。
空间矢量脉宽调制SVPWM技术原理及实现课程作业PPT课件
个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。电机
理想的供电电压为三相对称正弦波，设线电压Vdc，相电压表示式如
下
:
根据合成电压矢量公式 由上面的式子可得
第3页/共10页
从(5)式可以看出，合成电压矢量是一个随时间变化、幅值一定 的圆形磁场，而磁场是电压的积分，因此产生的磁场也是一个圆形的 旋转磁场，图3为逆变器简化的拓扑图，定义三个开关函数sa，sb， sc，用1代表1个桥臂的上桥臂导通，用0代表1个桥臂的下桥臂导通。 则对于180°导通型逆变器来说，三相桥臂的开关有8个导通状态，包 括6个非零矢量和2个零矢量。
第2页/共10页
SVPWM控制方法简介
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
备了条件，先进的SVPWM技术在此环境下应运而生。 变频器的SVPWM算法与其拓扑结构有着密切的联系，因此必须根据变频器
拓扑结构的不同，选取相应的控制算法。 通过课堂学习和在网上查阅资料，本文对空间矢量脉宽调制（SVPWM）技
术原理及实现进行简要概述。
第1页/共10页
SVPWM原理
SVPWM将逆变器和电动机看成一个整体，建立逆变器开关模式和 电机电压空间矢量的内在联系，通过控制逆变器的开关模式，使电 机的定子电压空间矢量沿圆形轨迹运动，从而明显降低转矩脉动， 与传统的SPWM相比，其开关器件的开关次数可以减少1/3，直流电 压的利用率可提高百分之15，能获得较好的谐波抑制效果，且易于 实现数字化控制。常用的三相电压源逆变主电路结构下图所示。
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(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
主电路原理图
三相逆变器-感应电动机调速系统主电路原理图
12
(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
开关工作状态
如果，图中的逆变器采用 180°导通型，上下管 不同时导通，功率开关器件共有 8种工作状态 （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）：
(2) 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 矢量表示的定子电压方程式为
us
?
Rs I s
?
dΨ s dt
(1)
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； Ψs— 定子三相磁链合成空间矢量。
(2) 电压与磁链空间矢量的关系
近似关系
旋转磁场与电压空间矢量的
运动轨迹
10
(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
电压空间矢量运动轨迹
在常规的 PWM 变压变频调速系统中，感应电 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 -感应电动 机调速系统主电路的原理图绘出，图中六个功率 开关器件都用开关符号代替，可以代表任意一种 开关器件。
? 上桥臂开关 VT1、VT3、VT5 全部导通 ? 下桥臂开关 VT2、VT4、VT6 全部导通
13
(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
序号
开关状态
开1 关VT状6 VT态1 V表T2
2
VT1 VT2 VT3
2
VT2 VT3 VT4
4
VT3 VT4 VT5
5
VT4 VT5 VT6
6
VT5 VT6 VT1
电压空间矢量的相互关系（续）
经计算可得
uus ? A0 ? uB0 ? uC0 ? U me j?1t 当电源频率不变时，合成空间矢量 us 以电源
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。
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Ψs 。 5
3脉宽调制方法
SVPWM方法
基本思想 空间矢量的定义 电压与磁链空间矢量的关系 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场 电压空间矢量的线性组合与控制
1
? 基本思想
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。交流电动机需要输入三相正弦电流的最终 目的是在电动机空间形成 圆形旋转磁场 ，从而产 生恒定的电磁转矩。
Ψs ? Ψ me j?1t
(4)
其中 Ψm是磁链Ψs的幅值， ? 1为其旋转角速度。
8
(2) 电压与磁链空间矢量的关系
磁链轨迹
由式(2）和式 (4）可得
? ? us
?
d dt
(Ψ m e
j?1t
)
?
j
1Ψ me j?1t ?
Ψ e ?j(
1t ?
π 2
)
1m
(5)
上式表明，当磁链幅值一定时，电压幅值的大
15
(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
（a）开关模式分析
? 设工作周期从100状态 +
开始，这时 VT6、VT1、 VT2导通，其等效电路 如图所示。各相对直
流电源中点的电压幅
Ud
值为
UAO = Ud2 / 3 UBO = UCO = - Ud /3
-
id
VT1
iA
O
VT6
iB VT2
iC
当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在 式 (1 ）中所占的成分很小，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
us
?
dΨ s dt
(2)
或
? Ψs ? usdt
(3)
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(2) 电压与磁链空间矢量的关系
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）。这样的定子磁链旋转矢量可用下式表示。
? 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。
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(1) 空间矢量的定义
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(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
（b）工作状态100的合成电压空间矢量
? 由图可知，三相的 合成空间矢量为 u1， 其幅值等于 Ud，方 向沿 A轴（即 X轴）。
B
-uCO
u1
uAO
A
-uBO
C
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(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
（c）工作状态110的合成电压空间矢量
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VT1 VT3 VT5
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VT2 VT4 VT6
开关代码 100 110 010 011 001 101 111 000
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(3) 六拍阶梯波电压与正六边形空间旋转磁场
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。
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”，下面的讨论将表明，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“电压空间矢量 PWM （SVPWM ，Space Vector 2 PWM）控制”。
小与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
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(2) 电压与磁链空间矢量的关系
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
矢量在空间旋转一周 时，电压矢量也连续 地按磁链圆的切线方 向运动 2? 弧度，其轨 迹与磁链圆重合。
这样，电动机旋转
磁场的轨迹问题就可 转化为电压空间矢量 的运动轨迹问题。
(1) 空间矢量的定义
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 。
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图6-25 电压空间矢量
(1) 空间矢量的定义
电压空间矢量的相互关系
? u1 存 在 的 时 间 为
B
? /3 ，在这段时间以 后，工作状态转为