电压空间矢量资料
空间电压矢量调制SVPWM 技术原理中文讲解(让初学者快速了解SVPWM控制方式)
或者等效成下式：
（2-31）
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浙江海得新能源有限公司
Uref *T Ux *Tx Uy *Ty U0 *T0（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 期内的作用时间；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。
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U0(000)、U7(111)，下面以其中一 种开关 组 合为 例分 析，假设 Sx ( x= a、b、c)= (100)， 此 时
UUaaNb UUbdNc,UbUcdc,0U,UaNca UcNUdcUdc UaNUbNUcN 0
（2-30）
求解上述方程可得：Uan=2Ud /3、UbN=-U d/3、UcN=-Ud /3。同理可
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
单相逆变器的SVPWM
一、线电压矢量图1 电压源逆变器的结构[]omL =U sin(/6)AB o o u t ωπφ++根据Park 方程，可以将逆变器输出的线电压转化为线电压空间矢量：[exp()exp()]AB BC CA AB L U u u j u j u αα→=+⋅+⋅-=二、逆变器的工作模式与开关组合不论采用哪种调制方法，逆变器最大可能利用到4种开关状态或开关组合和不可以利用的开关状态。
本处只以SVPWM 调制算法为例展开：（1）不可以利用的开关状态：{S1与S3同时导通} {S2与S4同时导通}{S1-S4均关断}（待机状态） 等等缺点：中点电压不定，桥臂直通，不可以使用； （2）可以利用的开关状态每一个组合决定输出线电压的两个位置，因此第二类开关组合共计可以产生复平面上2个离散的位置固定的非零电压矢量和两个零矢量。
以空间矢量U1为例给出U1带入方程得到：dc dc /21[exp()exp()]U =U AB BC CA j U u u j u j e παα→=+⋅+⋅-＝以空间矢量U2为例给出U2带入方程得到：dc dc /22[exp()exp()]-U U AB BC CA j U u u j u j e παα→-=+⋅+⋅-=＝以此类推，得到电压源逆变器的电压空间矢量分布见图2，零矢量浓缩为一个点，即原点。
按照期望输出线电压过零点划分输出电压区间和选择有效电压矢量，见图3。
U refd μd γUdcU ref在纵轴上作简谐振荡可以在实轴上作展开角度为 PI/2或 -PI/2ωo t（a ）空间矢量分布 （b ）参考矢量合成 图2 电压空间矢量分布与参考矢量合成U 1U 20°180°360°U 2U 1U 2U 1图3 期望输出线电压区间划分与有效电压矢量选择---------------------------------------------------------------------------------------------------当电压源逆变器的直流回路电压为恒定，输出负载为对称，假设其输出相电压幅值为U omp ，输出线电压幅值为U omL ，直流回路电流为U dc ，线电压开关状态矢量的模为-j U dc U =，有以下结论：(/2)omL (/2)omL U sin()=U sin()j o R j o t e U t e ππωω--⎧⎪⎨⎪⎩ 输出线电压矢量的合成为参考线电压矢量----R U U U U o o s s sT T T T T T μγμγ=++，其中有效矢量-U μ和-U γ、零矢量-U o的占空比表达式分别为方法1 ：采用零矢量 正半周：d sin()sin()sin()R omLo v o v o s s dcT U U t m t m k T T U U μμμωωω--=====，d =1-d o μ 负半周：d sin()sin()sin()R omLo v o v o s sdcT U U t m t m k T T U U γγγωωω--=====，d =1-d o μ方法2 ：不用零矢量011d [1sin()],d [1sin()],d 022o o s s T T m t m t T T μμμγωω==+==-= ----------------------------------------------------------------------------------------------。
《空间电压矢量》课件
详细描述
无刷直流电机具有高效率、长寿命和低维护 的特点，通过空间电压矢量控制，可以更精 确地调节其速度和转矩，从而实现高精度的 速度和位置控制。这种方法特别适用于需要 高动态性能的应用，如电动车辆和无人机等 。
05 空间电压矢量在电力电子 系统中的应用
不间断电源系统
不间断电源系统的组成
不间断电源系统主要由整流器、逆变器和蓄 电池组成。整流器将交流电转换为直流电， 逆变器将直流电转换为交流电，蓄电池则作 为备用电源。
规范技术的研发和应用。
03
拓展应用领域
未来可以进一步拓展空间电压矢量的应用领域，如电动汽车充电、分布
式发电系统等，发挥其在节能减排、提高能源利用效率等方面的优势。
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空间电压矢量
目 录
• 空间电压矢量概述 • 空间电压矢量的基本原理 • 空间电压矢量控制策略 • 空间电压矢量在电机控制中的应用 • 空间电压矢量在电力电子系统中的应用 • 空间电压矢量的研究现状与展望
01 空间电压矢量概述
定义与特点
定义
空间电压矢量是一种用于描述三相电压的数学方法，通过将三相电压表示为一 个二维或三维矢量图中的矢量，可以方便地分析三相电压的幅值、相位和波形 。
电机控制
空间电压矢量在电机控制领域应用广泛，如交流异步电机、永磁同 步电机等，可以实现高精度的转矩控制和速度控制。
空间电压矢量的优势与局限性
优势
空间电压矢量具有直观、精确、 易于实现等优点，能够广泛应用 于电力系统的分析、控制和优化 。
局限性
空间电压矢量需要精确测量三相 电压，对传感器精度要求较高， 且在某些情况下可能存在计算复 杂度较高的问题。
电压空间矢量调制
所示。
-
在正常情况下，以图中o点为变换器零电位参考点，则三电平电路的 一个桥臂只有UDC/2,0和-UDC/2三种可能输出电压值(或称为电平)，即 每相输出分别有正P、零0、负n三个开关状态。电位参考点，此时每 相桥臂的可能输出电平值表示为U- DC/2,0和-UDC/2，对应的每相输出表
电压空间矢量调制推导过程
电压空间矢量调制
-
电压空间矢量调制推导过程
多电平变换器空间矢量PWM控制由三电平变换器空间矢量PWM控制发展而来，因此 首先介绍三电平空间矢量PWM控制方法。
以交流电机为负载的三相对称系统，当在电机上加三相正弦电压时，电机气隙磁通在。 α-β静止坐标平面上的运动轨迹为圆形。设三相正弦电压瞬时值表达式为
且u s 有 3 2 u a N u bN u cN 2 3 2 u a o u bo u c2 o u s js u
u aN u ao u No
u
bN
ubo
u No
u
bN
u b-o
u No
电压空间矢量调制推导过程
理想的三电平变换器电路的开关模型如图所示，每相桥臂的电路结 构可以简化为一个与直流侧相通的单刀三掷开关S
定义开关变量Sa、Sb、Sc代表各相桥臂的输出状态，则各相电压表示 为
uaU 2 dc Sa,ubU 2 dc Sb,ucU 2 dc Sc
其中
SX为1即第X相输出电平P NhomakorabeaSX为0即第X相输出电平0
电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术
高压直流输电（HVDC）
适用于高压直流输电系统的电压调节 和电流控制。
电机控制
用于无刷直流电机（BLDC）、永磁 同步电机（PMSM）等电机的控制。
不间断电源（UPS）
用于不间断电源系统的电压调节和能 量转换。
智能电网
用于智能电网中的分布式电源接入和 能量调度。
电压空间矢量PWM(SVPWM)的特点
高电压输出
高效节能
易于数字化实现
降低谐波干扰
能够实现高电压的输出， 适用于高压直流输电
（HVDC）等应用场景。
通过优化PWM脉冲宽度 和角度，实现更高的电 压输出和更低的损耗。
基于数字信号处理（DSP）等 数字技术，实现SVPWM算法
的快速计算和控制。
通过优化PWM脉冲的形 状和角度，降低对电网
电磁干扰
SVPWM控制技术产生的 电磁干扰较小，对周围环 境的影响较小。
04
电压空间矢量 PWM(SVPWM)控制优 化策略
电压空间矢量分配优化
考虑电机参数
根据电机的具体参数，如电感、 电阻等，优化电压空间矢量的分 配，以提高控制精度和响应速度。
降低谐波影响
通过优化电压空间矢量的分配，降 低PWM控制过程中产生的谐波， 减小对电机和整个系统的负面影响。
电压空间矢量 PWM(SVPWM) 控制技术
目录
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)技 术概述
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)控 制算法
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)控 制性能分析
目录
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)控 制优化策略
• 电压空间矢量PWM(SVPWM)控 制技术发展趋势
电流输出精度
空间矢量_svpwm_调制_共模电压问题_概述说明以及解释
空间矢量svpwm 调制共模电压问题概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在对空间矢量(SVPWM)调制技术中的共模电压问题进行全面概述和解释。
SVPWM是一种高性能的电力电子调制方法，被广泛应用于各个领域，如交流电机驱动、无线充电系统等。
然而，在SVPWM调制过程中，常常会出现共模电压问题，这会导致系统性能下降、噪声增加甚至设备损坏。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分来讨论空间矢量SVPWM调制中的共模电压问题。
首先，引言部分将介绍文章的背景和目的。
其次，在第二部分将对SVPWM调制原理进行详细介绍，并探讨其实现方法及应用领域。
第三部分将对共模电压问题进行概述，包括该问题的定义和背景以及影响因素的分析和解决方法综述。
接着，在第四部分将深入解释共模电压问题，包括其原因分析、特征和表现形式以及影响因素的详细解释。
最后，在第五部分给出主要观点总结，并展望未来可能的研究方向。
1.3 目的本文的目的是全面阐述和解释空间矢量SVPWM调制中的共模电压问题。
通过对该问题的概述和解释，读者将更加深入地理解共模电压问题对系统性能和设备稳定性的影响，并了解当前已有的解决方法。
同时，本文也旨在为未来相关研究工作提供指导和展望，以便进一步改善SVPWM调制技术在各个应用领域中的表现。
2. 空间矢量svpwm 调制2.1 原理介绍空间矢量PWM (Space Vector PWM, SVPWM) 是一种常用的控制技术，广泛应用于电力电子领域中的交流电机驱动系统。
它通过合理的结合和控制三个相位电压，可以实现对输出电压矢量的精确控制，从而实现对电机转速、转矩等参数的精确调节。
在空间矢量PWM 调制中，将三个相位电压作为一个整体来处理，并将其表示为一个空间矢量。
通过改变空间矢量的大小和方向，可以实现逆变器输出电压的调节。
2.2 实现方法空间矢量PWM 的实现方法主要包括如下几步：步骤一：将输入的参考信号转换为空间矢量；步骤二：根据当前所处的扇区以及参考信号与各个零序位置的关系，确定最接近参考信号方向的两个基本矢量；步骤三：根据最接近参考信号方向的两个基本矢量以及预设比例因子，计算得到最终需要输出的三相电压；步骤四：通过逆变器将计算得到的三相电压转换为供给电机的交流电。
(完整版)SVPWM仿真
SVPWM仿真与分析电压空间矢量控制技术是把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作，磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。
把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作，磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。
第一章SVPWM基本原理随着微电子技术、计算机控制技术以及电力电子技术的发展，正弦脉宽调制（SPWM）策略已广泛应用于交流变频调速系统中，但是SPWM方法不能充分利用馈电给逆变器的直流电压；SPWM是基于调节脉冲宽度和间隔来实现接近于正弦波的输出电流，但是仍会产生某些高次谐波分量，引起电机发热、转矩脉动甚至系统振荡；另外，SPWM适合模拟电路，不便于数字化实现。
在交流电机调速的磁通轨迹控制思想的基础上，发展产生了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法。
SVPWM物理概念清晰、算法简单且适合数字化实现，在输出电压或电机线圈电流中产生的谐波少，提高了对电压源逆变器直流供电电源的利用率。
1.13s/2s变换交流电动机三相对称绕组通以三相对称电流可以在电动机气隙中产生空间旋转的磁场，在功率不变的条件下，按磁动势相等的原则，三相对称绕组产生的空间旋转磁场可以用两相对称绕组来等效。
这就是矢量坐标变换中的三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换（简称3S/2S变换）。
如图1-1所示。
对三相电进行3S/2S变换，将u，u，u分解到u，u坐标轴上。
可有：abc a Pu=u一ucos60。
一ucos60。
a abcu-0u+ucos30。
一ucos30。
式i-iP abc整理可得：式1-2c图1-13S/2S 变换对于三相交流电u ,u ,u 有:abcu -U cos （®t ）am<u -U cos （①t —120。
）b mu —U cos （®t +120。
） cm 将u ,u ,u 代入式1-2中，可得结果:abcu auPUcosmsin在进行3s/2s 变换时，希望得到等幅值变换，所以式1-2 式1-3式1-4中添加一个系数C=2/3。
空间矢量PWMSVPWM控制
12
6.3.2 三相VSR空间电压矢量 PWM(SVPWM)控制
SVPWM的三相VSR控制则有下列突出优点：
(1) 与SPWM控制相比，其三相VSR直流电压利 用率提高了15．4%。
(2) 与SPWM控制相比，相同的波形品质条件下， SVPWM控制具有较低的开关频率，且平均约降 低30%，从而有效地降低了功率开关管的开关损 耗。
常规的SPWM则将控制重点集中在波形的改进 上，以至在不高的开关频率条件下，难以产生 较为完善的正弦波电压，即使开关频率较高， 由于电压型变流器固有的开关死区延时，从而 降低了电压利用率，甚至使波形畸变，因而难 以获得更为满意的交流电动机驱控制中的SVPWM技 术的类型
可编辑ppt
6
电压空间矢量V*的几种合成方法
方法一：该方法将零矢量均匀地分布在矢量V*的起、 终点上，然后依次由V1、V2按三角形方法合成，如图 a所示。
从该合成法的开关函数波形(见图b)分析，一个开关 周期中，VSR上桥臂功率开关管共开关4次。
（a） V*合成
可编辑pp（t b）开关函数波形
7
频谱分布
由于开关函数波形 不对称，因此PWM 谐波分量主要集中 在开关频率fa及2fa， 其频谱分布如图c所 示。显然，在频率fa 处的谐波幅值较大。
可编辑ppt
（c）频谱分布
8
方法二：方法二的矢量合成与方法一不同的是，
除零矢量外，V*依次由V1、V2、V1合成，并从V* 矢量中点截出两个三角形，如图a所示。
这类SVPWM电流控制方案，一般用于动态电 流响应要求不高的正弦波电流跟踪控制场合， 如高功率因数整流器、无功补偿装置等。
这主要是由于其指令电压矢量受VSR系统及控 制滞后扰动的影响，因而不易取得十分理想的 动态电流响应。
SVPWM的原理讲解以及应用过程中的推导与计算
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°。
假设Um 为相电压有效值，f 为电源频率，则有：⎪⎩⎪⎨⎧+=-==)3/2cos()()3/2cos()()cos()(πθπθθm Cm B m A U t U U t U U t U （2-27） 其中，ft πθ2=，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：θππj m j C j B A e Ue t U e t U t U t U 23)()()()(3/43/2=++= （2-28）可见 U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的1.5倍，Um 为相电压峰值，且以角频率ω=2πf 按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量 U(t)在三相坐标轴（a ，b ，c ）上的投影就是对称的三相正弦量。
空间电压矢量及其控制策略
V
2 3
(va0
vb0e j2 /3
vc0e j2 /3 )
(3 4)
式(3-4)表明，如果va0, vb0 , vc0是角频率为ω的 三相对称正弦波电压，那么矢量V即为模为 相电压峰值，且以角频率ω按逆时针方向匀 速旋转的空间矢量，而空间矢量V在三相坐 标轴(a,b,c)上的投影就是对称的三相正弦量
2 3
v dc e
j(k
1)
/
3
V0,7 0
复平面上三相VSR空间电压矢量V*可定义为
Vk
2 3
vdce
j
(
k
1)
/
3
V0,7 0
k 16
(3 2)
上式可表达成开关函数形式
Vj
2 3 vdc (sa
sbe j2 /3
sce j2 /3 )
j 07
(3 2)
对于任意给定的三相基波电压va0, vb0 , vc0，若 考虑三相平衡系统，即va0+vb0+vc0=0，则可在 复平面内定义电压空间矢量
从开关函数波形(见图3—5b)可以看出，在一个 PWM开关周期，该方法使VSR桥臂功率管开关6 次且波形对称;
其PWM谐波仍主要分布在开关频率的整数倍频 率附近。显然，在频率fs附近处的谐波幅值降低 十分明显，其频谱分布如图3—5c所示。
VSR空间矢量合成，不同方法各有其优缺点。 综合来看，第三种方法较好，该方法中开
sc )]vdc sc )]vdc sc )]vdc
(3 1)
23=8种开关函数组合代人式(3-1)即得到相应 的三相VSR交流侧电压值
为方便起见，令A=vdc/3，不同开关组合时 的电压值如下表所示：
第9章空间电压矢量PWM-资料
s i u i ( S A S B S C ) d 0 t 0 u i ( S A S B S C ) t
磁链矢量增量的方向一定与电压矢量的方向相同。如果电机
中有磁链矢量初始值，则总磁链是这两个矢量的矢量和。零
矢量作用时磁链矢量增量为零，磁链不移动。
磁通轨迹PWM是利用这８个矢量（6个非零矢量、二个零矢 量）进行合理组合，并调控选用矢量的作用时间使磁链轨迹 尽可能地逼近圆形。
Power electronics 电力电子学
空间矢量脉宽调制
西南交通大学
第1节 空间矢量理论基础 1. 空间矢量理论
在三相电机中，三相对称绕组通上相对称电流要 产生一个空间磁势矢量F（旋转磁势矢量）。我们 认为磁势矢量F是由一个对应的等效电流矢量产生， 称其为空间电流矢量
iA
iB
iC
B
ωs
t1 t3 t2
逼近圆形的方法很多，现以折线逼近法为例说明磁通轨迹 PWM的基本方法。
将圆周6等分得到6个区域，每个区域有两个矢量相交。按顺 时针方向，第一个为主矢量，第二个为辅助矢量。每个区域仅 选择主、辅和零矢量作用。用折线来逼近圆弧。
U4
U4
U6
（3） （2）
U5
U6
（3） （2）
U5
（4）
（1）
（4）
（1）
165 162 132 432 435 465 101 100 110 010 011 001
uan
ωt
ubn
ωt
ucn
ωt
V6 V1 V2 V3 V4 V5
由电路得电压方程（不计电阻）
西南交通大学
va
L
电压空间矢量研究及Matlab仿真
电压空间矢量研究及Matlab仿真作者：张胜达曹建文来源：《现代电子技术》2009年第21期摘要:介绍了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,详细分析了在Matlab环境下实现电压空间矢量的方法,最后给出结合永磁同步电机(PMSM)调速系统的仿真实验结果。
仿真结果表明,该系统具有良好的鲁棒性和快速性,对电机参数不敏感,为研究永磁同步电机调速提供了一定的理论和仿真依据。
关键词:SVPWM;空间矢量;Matlab;PMSM中图分类号:TM712 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)21-152-02Research of Space Vector Pulse Width Modulation and Simulation in MatlabZHANG Shengda,CAO Jianwen(Shanxi Coal Mining Maclinery Co.Ltd.,China Coal Research Institute,Taiyuan,030001,China)Abstract:The basic principle of Space-Vector Pulse Width Modulation (SVPWM)and the simulated method in Matlab are introduced in detail.The simulation with Permanent-Magnet Synchronous Machine(PMSM) AC speed control system results are shown.Simulation results demonstrate that the proposed control scheme can obtain a robust fast speed control.The system is not sensitive to motor parameters.Theory and Matlab simulation method is given to further study of PWSM.Keywords:SVPWM;space-vector;Matlab;PMSM近年来,电机的空间矢量理论被引入到逆变器及其控制中,形成和发展了空间矢量PWM(SVPWM)控制思想。
电机的通用矢量和空间矢量-概述说明以及解释
电机的通用矢量和空间矢量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电机是现代生活中不可或缺的设备，用于将电能转化为机械能，广泛应用于工业生产、交通运输和家庭电器等领域。
在电机控制中，矢量控制是常用的一种方法。
矢量控制通过对电机的电流和磁场进行调节，可以实现电机的高效、精确控制。
通用矢量控制是电机控制领域的一种重要技术，它通过将电机的电流分解为直轴磁链和交轴磁链两个矢量，通过控制它们的大小和相对方位，可以实现对电机的转矩和转速的独立控制。
通用矢量控制可以综合考虑电机的转矩特性和响应速度，使得电机在不同负载下都能保持良好的性能。
空间矢量控制是一种在三相交流电机控制中广泛应用的技术。
它通过将电机的电流和电压变换到一个特定的空间向量平面中，利用空间矢量的运算和调节，可以实现对电机的转矩和转速的精确控制。
空间矢量控制相比传统的通用矢量控制更加灵活和精确，可以在实际应用中实现较高的性能要求。
本文将具体介绍电机的通用矢量控制和空间矢量控制的原理和实现方法，分析它们在电机控制中的优缺点，并探讨它们在不同场景下的适用性和应用前景。
通过深入研究和分析，我们可以更好地了解电机控制中的矢量控制技术，为电机的高效、稳定运行提供技术支持和指导。
1.2文章结构文章结构部分的内容是介绍文章的整体结构和各个部分的主要内容。
可以参考以下内容进行编写：文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要对电机的通用矢量和空间矢量进行概述，明确文章的目的。
正文部分分为电机的通用矢量和电机的空间矢量两个小节，分别对这两个概念进行详细介绍和解析。
结论部分对整篇文章进行总结，并对未来的发展进行展望。
1. 引言1.1 概述在电机控制领域，通用矢量和空间矢量是一些重要的概念。
它们为电机的运行和控制提供了有效的模型和方法。
本文将对电机的通用矢量和空间矢量进行深入探讨，旨在增进读者对这两个概念的理解。
1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
空间矢量脉宽调制(SVPWM)的开环讲解
采用空间矢量脉宽调制（SVPWM ）的开环VVVF 调速系统的综合实训一、实验目的1、理解电压空间矢量脉宽调制（SVPWM ）控制的基本原理。
2、熟悉MCKV 电机控制系统的CPU 模块、IPM 模块和机组各部分硬件模块，并确认工作正常。
3、了解SVPWM 变频器运行参数和特性。
二、实验内容：1、熟悉CCS 编程环境，并在CCS 下编译、下载、运行DSP 软件工程。
2、观察并记录定子磁链周期和频率，并分析他们之间的关系。
3、观测并记录启动时电机定子电流和电机速度波形)(t f i v =与)(t f n =；三、实验预习要求1、阅读并掌握三相交流异步电机VVVF 调速系统工作原理。
2、了解电压空间矢量脉宽调制（SVPWM ）控制的基本原理。
3、阅读本次实验指导书和实验程序，写好实验预习报告。
4、在MATLAB/Simulinlk 环境中搭好仿真模型，结合本程序LEVEL1功能框图，完成电流速度双闭环系统交流异步电机矢量控制仿真。
四、实验原理当用三相平衡的正弦电压向交流电动机供电时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转矢量（磁链圆）。
SVPWM 就是着眼于使形成的磁链轨迹跟踪由理想三相平衡正弦波电压源供电时所形成的基准磁链圆，使逆变电路能向交流电动机提供可变频电源，实现交流电动机的变频调速。
现在以实验系统中用的电压源型逆变器为例说明SVPWM 的工作原理。
三相逆变器由直流电源和6个开关元件( MOSFET) 组成。
图1是电压源型逆变器的示意图。
图1 电压源型逆变器示意图对于每个桥臂而言，它的上下开关元件不能同时打开，否则会因短路而烧毁元器件。
其中A 、B 、C 代表3 个桥臂的开关状态，当上桥臂开关元件为开而下桥臂开关元件为关时定义其状态为1 ,当下桥臂开关元件为开而上桥臂开关元件为关时定义其状态为0。
这样A 、B 、C 有000 、001 、010 、011 、100 、101 、110 、111共 8种状态。
svpwm空间矢量控制原理及详细计算
• 由图中的三角关系可得到: s in( 60) • U1= t 1 Uav
T 1
s in( 120 )
• 式中, Uav为矢量uav的长度; U1 为矢量u1 的长度,U1 = 2 Ud 由此可得出: Uav t1 = 3 sin (60°-θ) Ud
3
同理,t2 =
3
Uav Ud
TI sin (θ)
图1-1b中绘出了两相静止绕组a 和 b ，它们在空间互差90°，通以时间上互差90° 的两相平衡交流电流，也产生旋转磁动势F 。。再看图1-1c中的两个互相垂 直的绕组M 和 T，通以直流电流M i 和T i ，产生合成磁动势F ，如果让包含 两个绕组在内的整个铁心以同步转速旋转，则磁动势F 自然也随之旋转起来， 成为旋转磁动势。把这个旋转磁动势的大小和转速也控制成与图 1-1a 一样， 那么这三套绕组就等效了。 （2）三相--两相变换（3S/2S变换） 在三相静止绕组A、B、C 和两相静止绕组a、b 之间的变换，简称3S/2S 变换。其电 流关系为
i i ＝
2 3
1 0
1 2 3 2
1 2 3 2
iA iB iC
（3）两相—两相旋转变换（2S/2R变换）
同步旋转坐标系中轴向电流分量与a, b, o坐标系中轴向电流分量的 转换关系为
iM cos sin i iT = sin cos i
No Image
•
• • • • • • • •
t0 + t7 = TI - ( t1 + t2 ) = TI - tm 式中, tm 为有效调制时间。若uav位于其他扇区,计算公式相仿, 只要 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
三相电压型逆变器的空间矢量脉宽调制技术
分 布 式 电源 ・
低 压 电器 （０ ２ ｏ １ ） ２ １ Ｎ ．２
三 相 电压 型 逆 变 器 的 空 间 矢 量 脉 宽 调 制 技 术
严 玲 玲 胡翰 文 ’ 徐 ， ， 璞
（ ．三峡 大学 电 气与新 能源 学 院 ， 北 宜 昌 １ 湖 ２ ．云 南 电网公 司 德 宏供 电局 ，云 南 芒 市
ｔｅａ ｐｉ ｔ ｎｏ ａ ｅ ｖｃｏ ｐ ｌ ｉｔ ｄ ｌｔ ｎ（ Ｖ ＷＭ）ｃ ｎｒ ｅ ｏ ｏ ｒｅｐ ａｅｖ ｌ ｇ ｎ ｅｔ ｈ ｐ ｌ ａ ｏ ｆ ｐ ｃ ｅ ｔｒ ｕｓ ｗ ｄｈｍｏ ｕａ ｏ Ｓ Ｐ ｃｉ ｓ ｅ ｉ ｏ ｔ ｌｍ ｔ ｄ ｆｒ ｈｅ ・ｈ ｓ ｏ ａ ｅｉｖ ｒ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ａ ｄ ｔｅ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ｃ ｃ ｎｒ ｌ ａｇ ｒ ｈ ｗａ ｅ ｕ ｅ ｎ ｅ ｗｏ ｐ ａ ｅ ｓａｉ ＶＰ ａｇ ｒ ｈ ｗ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ， ｎ ｈ ｎ， ｈ ｐ ｃｆ ｏ ｔ ｌ ｏ ｉ ｍ ｓ ｄ ｄ ｃ ｄ ｕ ｄ ｒ ｔ — ｈ ｓ ｔｔ ｉ ｉ ｏ ｔ ｃ
女
硕士研 究生 ， 研 究方 向为 电力 系统
，
运行 和控制 ‘ ‘一
Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｆ Ｓ ｃ ｅ ｔ ｒ Ｐｕ ｓ ｉ ｔ ｏ ｕｌ ｔｏ ｆ ｒ ｃ ｏ ｏ ｙ ｏ ｐａ ｅ Ｖ ｃ ｏ ｌｅ Ｗ ｄ ｈ Ｍ ｄ ａ ｉ ｎ ｏ Ｔｈ ｅ ． ｒ ｅ Ｐｈａ ｅ Ｖｏ ｔ ｇ ｎ ｅ ｔ ｒ ｓ ｌａ ｅ Ｉ ｖ ｒ ｅ
摘
４３ ０ ４ ０ ２； ６ ８０ ７ ４ ０）
严壬 夸羚 ｆ ９ ６ Ｒ １
一
要： 针对传统正弦脉宽 调制 （ Ｐ Ｓ ＷＭ） 技术 的不 足 ， 介绍 了空 １ ９矢量 脉宽调 制
SVPWM电压矢量控制
32
3
3
3
3
2Ud (1 j 32
3)
32Udej3
依此类推，可得8个基本空间矢量 。
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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
u
、
0
u
7
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基本电压空间矢量图
图5-24 基本电压空间矢量图
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17
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39
总体仿真图
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40
激励
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41
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SVPWM
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Ed-Uabc
43
开关函数
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总体仿真图
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期望电压空间矢量的合成
按6个有效工 作矢量将电压 矢量空间分为 对称的六个扇 区，每个扇区 对应
3
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图5-27 电压空间矢量的6个扇区
27
期望电压空间矢量的合成
基本电压空间矢量
u1 u2
的线性组合构成期望的
电压矢量 u s
期望输出电压矢量
与扇区起始边的夹角
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按空间矢量的平行四边形合成法则，用相邻 的两个有效工作矢量合成期望的输出矢量， 这就是电压空间矢量PWM（SVPWM）的基 本思想。 按6个有效工作矢量将电压矢量空间分为对 称的六个扇区，当期望输出电压矢量落在某 个扇区内时，就用与期望输出电压矢量相邻 的2个有效工作矢量等效地合成期望输出矢量。
电压梯度矢量
电压梯度矢量电压梯度矢量是电场强度在空间中的变化率，它描述了电场强度随空间位置的变化情况。
在物理学中，电场是由电荷引起的，而电荷会在空间中产生电场。
电压梯度矢量的概念使我们能够更好地理解电场强度的变化规律。
电压梯度矢量的概念源自电场强度的概念。
电场强度是描述电场在某一点上对单位正电荷的作用力大小和方向的物理量。
在数学上，电场强度可以用矢量表示，它的大小等于单位正电荷所受到的电场力，方向与力的方向相同。
而电压梯度矢量则是电场强度在空间中的变化率，它描述了电场强度随空间位置的变化情况。
电压梯度矢量是一个矢量，它有大小和方向。
在数学上，电压梯度矢量可以用偏导数来表示。
偏导数表示函数在某一点上关于某个变量的变化率。
对于电压梯度矢量来说，它描述了电场强度在空间中的变化率，因此可以用偏导数来表示。
电压梯度矢量的大小表示了电场强度的变化速率。
如果电压梯度矢量的大小很大，说明电场强度在空间中的变化很快，电场强度的大小会在短距离内发生较大的变化。
如果电压梯度矢量的大小很小，说明电场强度在空间中的变化很慢，电场强度的大小只会在较长距离内发生较小的变化。
电压梯度矢量的方向表示了电场强度的变化方向。
如果电压梯度矢量的方向指向某一点，说明电场强度在该点附近的值较大；如果电压梯度矢量的方向指向某一点的相反方向，说明电场强度在该点附近的值较小。
电压梯度矢量的方向可以用箭头表示，箭头的指向表示电场强度的变化方向。
电压梯度矢量在物理学中有着重要的应用。
在电路中，电压梯度矢量可以用来描述电场强度在导线中的变化情况。
在电子学中，电压梯度矢量可以用来描述电子束在电子枪中的变化情况。
在等离子体物理中，电压梯度矢量可以用来描述等离子体中的电场强度分布。
在电力系统中，电压梯度矢量可以用来描述输电线路中的电场强度变化。
电压梯度矢量是电场强度在空间中的变化率，它描述了电场强度随空间位置的变化情况。
电压梯度矢量的大小表示了电场强度的变化速率，而方向表示了电场强度的变化方向。
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电压空间矢量
电气空间矢量PWM
自动1202 熊立波
20121799
什么是电气空间矢量PWM ，以及怎样用于变频器V/F 控制？
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，分析时常用时间向量来表示，但如果考虑到他们所在的空间位置，也可以定义为空间矢量。
在图中，A ，B ，C 分别表示在空间静止的电动机定子三相绕组的轴线，它们在空间互差
120，三相定子正弦波相电压0A U 、0B U 、
C U
分别加在三相绕组上。
可以定义三个定子
电压空间矢量0A u 、0B u 、0C u ，使它们的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时
间按正弦规律波动，时间相位互相错开的角度也是0
120。
0s
A B C u u u u
=++
当定子相电压为三相平衡正弦电压时，三相合成矢量
0s
A B C u u u u
=++
1
1
2111224[cos()cos()cos()]333
23
j j m m m j t j t
m s t t t U U e U e U e U e γγππωωωωω=
+-+-==
合成空间矢量表示的定子电压方程式
s
s s
s
d dt u i
R ψ
=+
忽略定子电阻压降，定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为
s
d dt ψ
或
s s
dt
u ψ
≈⎰
三相逆变电路每相上下桥臂开关动作相反，将上桥臂导通而下桥臂关断的状态记为1，反之记为0，则三相逆变电路共对应8种输出电压状态。
PWM 逆变器共有8种工作状态
当
（A S B S C S ）=（1 0 0）
（A u B u C u ）=（2d
U
2d U -
2d U -）
242331
22(1)(1)
32
32j j j j
d d U U u
e e e e ππ
γγ
=
--=--
224242
[(1cos cos )(sin sin )]323333
3d d j U U ππππ
=
---+=
当
（A S B S C S ）=（1 1 0）
（A u B u C u ）=（2d
U
2d
U
2d
U -
）
2423
322(1)(1)
322j j j j d d U U u e e e e ππ
γγ=+-=+-
22424[(1cos cos )(sin sin )]323333d j U ππππ
=
+-+-
322(13)323j
d d j U U
e π=
+=
依次类推，可得8个基本空间矢量。
6个有效工作矢量
1
u ~6
u
幅值为2
3d U
空间互差3
2个零矢量0
u、7u
基本电压空间矢量
V/F控制方式：在低频运行时，通过适当补偿定子电压，以抵消阻抗压降份额增大的影响，使反电动势和磁通得到补充，从而增大低频时带负载能力的方法。
如果交流电动机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，这显然不像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。
其所以如此，是因为在一个周期内逆变器的工作状态只切换6次，切换后只形成6个电压空间矢量。
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Π/3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。
为此，必须对逆变器的控制模式进行改造，PWM控制显然可以适应上述要求。
逼近圆形时的磁链增量矢量轨迹
如果要逼近圆形，可以增加切换次数，设想磁链增量段组成。
这时，每段增加的电压空间矢量的相位都不一样，可以用基本电压空间矢量线性组合的方法获得。
在每个小区间内，定子磁链矢量的增量为
△()()o s k k u T ψ=
()s
k u 非基本电压矢量，必须用两个基本矢量合成。
为了产生△s ψ（0）
51
2
1236
1
022(0)33j s
d d
t t t t u u u U e U T T T
T π
=+=+
定子磁链矢量的增量为
53016211
22(0)(0)33j
s d d s
u t u t u t U e U T π
ψ∆==+=+
2
1 1
6 1
6
2
1
1.(0,1)0
2.(0,2)
2
3.(0,3)
2
4.(0,4)0
(0,*)
5.(0,5)
2
6.(0,6)
2
7.(0,7)0
s
s
s
s
s
s
s
s
t u
t u
t u
t u
ψ
ψ
ψ
ψ
ψ
ψ
ψ
ψ
⎧∆=
⎪
⎪
∆=
⎪
⎪
⎪
∆=
⎪
⎪
⎪
∆=
∆=⎨
⎪
⎪∆=
⎪
⎪
⎪∆=
⎪
⎪
∆=
⎪⎩
π
/3弧度内实现的定子磁链矢量轨迹0~2π弧度的定子矢量轨迹
由于N是有限的，所以磁链轨迹只能接近于圆，而不可能等于圆。