SVPWM电压矢量控制
SVPWM的原理和法则推导和控制算法详细讲解
SVPWM的原理和法则推导和控制算法详细讲解SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种三相不对称多电平PWM调制技术。
其原理是将三相电压转换为空间矢量信号，通过调制的方式控制逆变器输出电压，以实现对三相电机的控制。
下面将详细介绍SVPWM的原理、法则推导以及控制算法。
一、原理：SVPWM的原理在于将三相电压分解为两相，即垂直于矢量且相互垂直的两个分量，直流坐标分量和交流坐标分量。
其中，直流坐标分量用于产生直流电压，交流坐标分量用于产生交流电压。
通过对直流和交流坐标的调制，可以生成所需的输出电压。
二、法则推导：1.将三相电压写成直流坐标系下的矢量形式：V_dc = V_d - 0.5 * V_a - 0.5 * V_bV_ac = sqrt(3) * (0.5 * V_a - 0.5 * V_b)2. 空间矢量信号通过电源电压和载波进行调制来生成输出电压。
其中，电源电压表示为空间矢量V。
根据配比原则，V_dc和V_ac分别表示空间矢量V沿直流和交流坐标的分量。
V = V_dc + V_ac3.根据法则推导，导出SVPWM的输出电压：V_u = 1/3 * (2 * V_dc + V_ac)V_v = 1/3 * (-V_dc + V_ac)V_w = 1/3 * (-V_dc - V_ac)三、控制算法：1. 设定目标矢量Vs，将其转换为直流坐标系分量V_dc和交流坐标系分量V_ac。
2.计算空间矢量的模长：V_m = sqrt(V_dc^2 + V_ac^2)3.计算空间矢量与各相电压矢量之间的夹角θ：θ = arctan(V_ac / V_dc)4.计算换向周期T和换相周期T1：T=(2*π*N)/ω_eT1=T/6其中，N为极对数，ω_e为电机的角速度。
5.根据目标矢量和夹角θ，确定目标矢量对应的扇区。
6.根据目标矢量和目标矢量对应的扇区，计算SVPWM的换相角度β和占空比：β=(2*π*N*θ)/3D_u = (V_m * cos(β) / V_dc) + 0.5D_v = (V_m * cos(β - (2 * π / 3)) / V_dc) + 0.5D_w=1-D_u-D_v以上步骤即为SVPWM的控制算法。
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
SVPWM电压矢量控制
is 、i 共轭矢量
' s
空间矢量表达式
考虑到
'
iAO iBO iCO 0
2 3
3 2 3 2 p = k (u AOiAO u BOiBO uCOiCO ) k p 2 2
三相瞬时功率
p=uAOiAO uBOiBO uCOiCO
2 k 3
按空间矢量功率与三相瞬时功率相等的原则
定子磁链空间矢量
ψ s ψ AO ψ BO ψCO k AO k BO e k CO e
j j 2
空间矢量表达式
空间矢量功率表达式
p ' =Re(u s is' ) Re[k 2 (u AO u BO e j uCO e j 2 )(iAO iBO e j iCO e j 2 )] k 2 (u AO iAO u BO iBO uCOiCO ) k 2 Re[(u BO iAO e j uCO iAO e j 2 u AOiBO e j uCO iBO e j u AO iCO e j 2 u BOiCO e j )]
磁链空间矢量的近似关系为
dψ s us dt
的关系
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（简称为磁链圆）。
定子磁链矢量 定子电压矢量
ψs s e
j (1t )
不等，但合成电压矢量的表达式相等。 因此，三相合成电压空间矢量与参考点无关。
us uAO uBO uCO 2 (u AO uBO e j uCO e j 2 ) 3
2 [(u A uOO ' ) (uB uOO ' )e j (uC uOO ' )e j 2 ] 3 2 2 [u A uB e j uC e j 2 uOO ' (1 e j e j 2 )] (u A u B e j uC e j 2 ) 3 3
空间电压矢量调制svpwm技术
空间电压矢量调制svpwm技术
空间电压矢量调制（Space Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM）是一种在电机控制中得到普遍应用的一种技术。
它具有传统占空比调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）电流良好的性能和空间矢量调制（Space Vector Modulation，简称SVM）的矢量控制优势。
SVPWM的动作变的更为温和，不会出现PWM的跳变峰值，也不会出现SVM的明显的数字步进现象。
同时，SVPWM可以实现更高的转矩精度。
SVPWM技术是由角度切换极坐标系和占空比调制矢量矢量组成，用以驱动同步电机的一种方法。
其特点是：采用多相电容网络，根据外部控制计算输出控制矢量，通过最小二乘算法，得到三相电压控制矢量，可以在模拟和数字单元之间进行无损变换。
最后，再将计算出的三控制矢量分解为二级占空比和重迭开关信号，在这个过程中不需要使用任何滤波器或步进正弦发生器，也可以实现电流的控制。
三相合成空间电压矢量
三相合成空间电压矢量摘要：1.三相合成空间电压矢量（SVPWM）的基本原理2.SVPWM与三相电流的关系3.SVPWM在电力电子设备中的应用4.SVPWM的优势与传统控制方法的比较5.总结与展望正文：一、三相合成空间电压矢量（SVPWM）的基本原理三相合成空间电压矢量（SVPWM）是一种基于三相交流电源的电压波形控制技术。
它通过调整电压波形的幅值和相位，实现对电机转矩和转速的精确控制。
SVPWM技术采用矢量控制思想，将电压、电流、频率等参数转化为二维平面上的矢量，从而实现对电机运行状态的实时监控和调整。
二、SVPWM与三相电流的关系SVPWM技术与三相电流密切相关。
在三相系统中，电流矢量与电压矢量之间的夹角是变化的，通过调整电压矢量的大小和相位，可以使得电流矢量始终沿着电压矢量的方向，从而实现对电机转矩和转速的精确控制。
在SVPWM 控制策略中，电压矢量的幅值和相位分别由调制信号和载波信号决定，通过改变这两个信号的参数，可以灵活地调整电压矢量的形状，从而实现对电机运行状态的调控。
三、SVPWM在电力电子设备中的应用SVPWM技术在电力电子设备中具有广泛的应用，如电机驱动、逆变器、变频器等。
通过采用SVPWM控制策略，可以实现对电压、电流、频率等参数的精确控制，提高电机的运行效率和性能。
此外，SVPWM技术具有较高的控制灵活性，可以适应不同类型的电机和负载，满足各种运行要求。
四、SVPWM的优势与传统控制方法的比较与传统控制方法相比，SVPWM具有以下优势：1.控制精度高：SVPWM技术通过矢量控制，实现对电机运行状态的实时监控和调整，控制精度较高。
2.响应速度快：SVPWM采用数字信号处理技术，响应速度较快，能够迅速应对外部环境的变化。
3.系统稳定性好：SVPWM技术通过调整电压、电流等参数，使电机运行在最佳状态，从而提高系统的稳定性。
4.节能效果显著：通过优化电压、电流波形，降低谐波损耗，实现节能效果。
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Space Vector Pulse Width Modulation（SVPWM）是一种用于交流电机驱动的调制技术。
它的原理是将固定电压向量分解为两个可控向量，通过改变这两个向量的占空比来控制交流电机的输出。
SVPWM利用矢量图法将三相交流电源的空间矢量变换为两相旋转矢量，从而实现对交流电机驱动电压的控制。
1.假设存在一个以0为中心的静止坐标系，其中电源相电压为Va,Vb,Vc。
我们可以将这三个电压写成以时间为函数的形式，即Va(t),Vb(t),Vc(t)。
2.将Va,Vb,Vc投影到α-β坐标系，得到α轴上的电压Vaα(t),Vbα(t),Vcα(t)和β轴上的电压Vaβ(t),Vbβ(t),Vcβ(t)。
3. 将α-β坐标系反转回静止坐标系，得到参考电压Va_ref(t), Vb_ref(t), Vc_ref(t)。
4.将参考电压投影到空间矢量图上，从而得到交流电机的输入矢量。
5.根据参考电压和输入矢量之间的关系，推导出控制算法。
1.基于所需输出电压的矢量长度和角度，计算矢量图中的两个矢量的占空比，分别为d1和d22.根据矢量长度和角度，计算三个相电压的占空比，分别为d_a,d_b,d_c。
3.根据SVPWM的特性，当d1,d2为0时，输出电压为0；当d1,d2相等时，输出电压处于峰值；当d1和d2不相等时，输出电压的大小和方向都有所改变。
因此，通过改变d1和d2的数值，可以改变输出电压的大小和方向。
4.根据d_a,d_b,d_c和d1,d2的数值，计算出PWM控制信号。
5.将PWM控制信号施加到交流电机驱动电路中，从而实现对输出电压的控制。
总结起来，SVPWM通过将固定电压向量分解为两个可控向量，通过改变这两个向量的占空比来控制交流电机的输出。
通过合理推导和计算，可以得到控制算法，从而实现对输出电压的精确控制。
SVPWM是一种高效且精确的交流电机驱动技术，被广泛应用于工业控制中。
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
SVPWM控制算法详解
SVPWM控制算法详解SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种基于空间矢量的脉宽调制技术，适用于三相交流电机的控制。
通过调节电机的电压矢量，SVPWM可以实现精确的电机控制。
下面将详细介绍SVPWM控制算法的原理与实现。
SVPWM算法的原理是通过合理的控制电机的电压矢量，使得电机的转矩和速度可以按照设定值精确控制。
SVPWM根据当前电机的运行状态，选择合适的电压矢量进行控制，并且在控制周期内根据设定值不断调整电压矢量的大小和方向。
在空间矢量分解中，SVPWM将三相交流电源的电流分解为两个矢量：直流分量和交流分量。
直流分量表示电流的平均值，而交流分量表示电流的波动部分。
通过对直流分量和交流分量进行分解，SVPWM可以确定电流矢量的大小和方向。
在电压矢量计算中，SVPWM根据电机的状态和设定值，选择合适的电压矢量。
电压矢量有6种组合方式，分别表示正向和反向的60度和120度的电压矢量。
通过选择合适的电压矢量，SVPWM可以确定电机的电压大小和方向。
在脉宽调制中，SVPWM根据电压矢量的大小和方向，通过调节脉冲宽度比例控制电机的输出电压。
脉冲宽度比例是控制电机输出电压关键的参数，通过合理的调整脉冲宽度比例，SVPWM可以实现精确的电机控制。
以三相交流电机为例，SVPWM控制算法可以实现精确的电机转矩和速度控制。
通过选择合适的电压矢量，SVPWM可以实现电机的正反转和转速调节。
同时，SVPWM算法还可以提高电机的效率和性能。
总结起来，SVPWM控制算法是一种基于空间矢量的脉宽调制技术，通过控制电机的电压矢量，实现精确的电机控制。
SVPWM算法通过空间矢量分解、电压矢量计算和脉宽调制等步骤，确定电机的电压大小和方向。
通过合理的控制策略和数学运算，SVPWM可以实现精确的电机转矩和速度控制。
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SVPWM全称为Space Vector Pulse Width Modulation，是一种用于交流电驱动的脉宽调制技术。
它通过对电压波形进行合适的调制，实现对交流电驱动变频器输出电压的精确控制。
以下是SVPWM的原理及法则推导和控制算法的详解。
1.原始正弦信号：首先，将三相交流电压信号转化为矢量信号表示。
当输入的三相正弦信号为：$$v_a=v_m\sin(\Omega t)$$$$v_b=v_m\sin(\Omega t - \frac{2\pi}{3})$$$$v_c=v_m\sin(\Omega t + \frac{2\pi}{3})$$其中，$v_m$为幅值，$\Omega$为频率，t为时间。
2.空间矢量表示：将交流信号的三相信号进行矩阵变换，转化为空间矢量表示，例如：$$V_s=\frac{2}{3}\begin{pmatrix} 1 & -\frac{1}{2} & -\frac{1}{2}\\ 0 & \sqrt{3}/2 & -\sqrt{3}/2\end{pmatrix}\begin{pmatrix} v_a\\ v_b\\ v_c \end{pmatrix}$$其中，$V_s$表示空间矢量表示。
3.空间矢量模量：空间矢量模量的大小表示输出电压的幅值，可以通过以下公式计算：$$V=\sqrt{V_s^2}=\sqrt{V_a^2 + V_b^2 + V_c^2}$$4.空间矢量相位：空间矢量相位表示输出电压的相位位置，可以通过以下公式计算：$$\theta=\tan^{-1}(\frac{V_b}{V_a})$$5.确定电压矢量分量：根据设定的输出电压幅值和相位，可以计算出两个主要输出电压分量$V_d$和$V_q$，分别代表感应电机电流的直流成分和交流成分。
6.电压矢量分解：通过将输出电压分解为两个主要分量$V_d$和$V_q$，可以表示为：$$V_d=V_s\cos(\theta - \gamma)$$$$V_q=V_s\sin(\theta - \gamma)$$其中，$V_s$为空间矢量模量，$\theta$为空间矢量相位，$\gamma$为极坐标相角，用来调整电压波形的对称性。
空间电压矢量调制svpwm技术
空间电压矢量调制svpwm技术
《空间电压矢量调制SVPWM技术》是一种可以有效提高电机控制性能的先进技术。
由于其优越的性能，它广泛应用于工业自动化，家庭应用等领域中。
本文首先回顾了空间电压矢量调制SVPWM技术的概念和基本原理，然后探讨了其优越的性能，最后讨论了其发展前景。
空间电压矢量调制SVPWM技术是一种对电机驱动进行控制的先
进技术。
基于有限能量来控制电机，它能够有效调制电机的输出电压，使用最少的能量实现最接近实际电压的结果。
它利用两个非正弦波形，可以通过不同比例的混合形成空间三角形。
它也可以有效地抑制电机电流产生的噪声和振荡，提高电机控制性能。
空间电压矢量调制SVPWM技术具有许多优越的特性。
首先，它可以更有效地控制电机的输出电压，使用最少的能量实现最接近实际电压的结果。
此外，它还可以有效地抑制电机电流产生的噪声和振荡，从而提高电机控制性能。
最后，它可以实现高效率驱动，从而减少整体系统的能量消耗。
空间电压矢量调制SVPWM技术的发展前景非常光明。
在未来的应用中，它将被广泛应用于高性能电机驱动控制，家庭应用，工业自动化等领域，体现出重要的价值和社会效益。
综上所述，空间电压矢量调制SVPWM技术是一种可以有效提高电机控制性能的先进技术。
它具有更有效的电压调制能力，可有效抑制电机电流产生的噪声和振荡，并能够实现高效率驱动，前景非常广阔。
因此，空间电压矢量调制SVPWM技术将有力地帮助我们更好地控制多
功能电机，实现更好的控制性能，为未来的应用奠定坚实的基础。
异步电机SVPWM的矢量控制系统研究
异步电机SVPWM的矢量控制系统研究异步电机SVPWM的矢量控制系统研究摘要：随着现代工业的发展，异步电机作为一种重要的驱动装置，其控制技术的研究变得尤为重要。
SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）作为一种新兴的调制技术，可以提高异步电机的控制精度和效率。
本文通过对SVPWM矢量控制系统的研究，深入探讨了其原理、优化方法及应用前景。
1. 引言异步电机在工业生产中广泛应用，其控制技术日益成熟。
传统的控制方法如DTC（Direct Torque Control）虽然可以实现较好的控制效果，但在某些情况下存在控制精度低、响应迟缓等问题。
为了克服传统控制方法的不足，SVPWM矢量控制技术被提出并逐渐成为研究热点。
2. SVPWM矢量控制原理SVPWM是一种通过改变电压的高低电平、均值和占空比来控制电动机输出转矩的调制技术。
其基本原理是将三相交流电压转换为一个旋转磁矢量，通过矢量的变换和调制来实现对电机的控制。
SVPWM矢量控制技术可以精确控制电机的转矩、速度和位置，同时具备快速动态响应的特点。
3. SVPWM矢量控制系统优化方法为了进一步提高SVPWM矢量控制系统的性能，减少控制误差，优化方法被广泛应用。
其中包括：（1）参数优化：通过对系统参数进行合理选择和调整，来优化控制效果。
（2）控制策略优化：研究不同的控制策略，如闭环控制、开环控制和预测控制等，以提高系统的响应速度和鲁棒性。
（3）仿真分析优化：通过仿真分析方法，对系统进行优化设计，提前发现问题并解决。
4. SVPWM矢量控制技术在不同领域的应用由于SVPWM矢量控制技术具备精度高、效率高、稳定性好等特点，使得其在各个领域的应用日益广泛。
如在电力系统中，可以应用于风力发电、水泵控制等领域；在交通运输领域，可以用于电动汽车、电动船舶等的驱动系统；在机械制造领域，可以用于机床、印刷机、纺织机等设备的控制。
SVPWM电压矢量控制解析
ψ s ψ AO ψ BO ψCO k AO k BO e k CO e
j j 2
空间矢量表达式
空间矢量功率表达式
p ' =Re(u s is' ) Re[k 2 (u AO u BO e j uCO e j 2 )(iAO iBO e j iCO e j 2 )] k 2 (u AO iAO u BO iBO uCOiCO ) k 2 Re[(u BO iAO e j uCO iAO e j 2 u AOiBO e j uCO iBO e j u AO iCO e j 2 u BOiCO e j )]
d us ( s e j (1t ) ) dt
j (1t ) j e 1 s 1 se j (1t ) 2
电压与磁链空间矢量的关系
图5-22 旋转磁场与电压空 间矢量的运动轨迹
图5-23 电压矢量圆轨迹
电压空间矢量
直流电源中点O’和交流电动机中点O的电位
2 Ud 2 4 2 4 2 [(1 cos cos ) j (sin sin )] U d 3 2 3 3 3 3 3
8个基本空间矢量
当
SA
uAuBSB NhomakorabeaSC 1 1 0
Ud 2 Ud 2
Ud uC 2
2 4 j j U 2 Ud u2 (1 e j e j 2 ) d (1 e 3 e 3 ) 3 2 2
8个基本空间矢量
PWM逆变器共有8种工作状态
当
SA
SB
uA
uB
SC 1 0 0 Ud Ud Ud uC 2 2 2
SVPWM控制原理
SVPWM控制原理SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种先进的控制技术，用于实现交流电机驱动系统的高效率和高性能。
它使用了向量控制的理念，将输入电压向量分解为两个正弦信号，通过改变信号的幅值和相位，实现对输出电压和电流的精确控制。
SVPWM的控制原理主要包括两个步骤：分解和重组。
首先，输入电压被分解为两个正弦信号，一个垂直于定子磁场的信号（d轴分量）和一个与之平行的信号（q轴分量）。
然后，这两个分量信号经过相应的控制，通过三相逆变器输出到电机。
在分解过程中，输入电压被分解为两个分量信号：d轴分量信号和q 轴分量信号。
d轴分量信号是输入电压的垂直分量，对应于电机的磁场方向；q轴分量信号是输入电压的平行分量，对应于电机的磁场转子。
为了实现对电机的精确控制，SVPWM使用了空间矢量模式。
空间矢量是一个可以在一个二维平面上描述电机状态的复数。
在SVPWM控制中，电机状态在一个复数平面上表示。
具体而言，电机状态可以看作是由电流矢量和电压矢量所决定的。
在重组过程中，两个分量信号被控制和合并为最终的输出电压信号。
输出电压信号是通过逆变器输出到电机的，用于控制电机的速度和位置。
通过控制d轴和q轴的分量信号，可以改变输出电压的大小和相位，实现对电机的精确控制。
```U=Ud+Uq```其中，Ud和Uq分别是d轴和q轴分量信号的幅值。
通过调整Ud和Uq的幅值和相位，可以实现对输出电压的控制。
具体而言，SVPWM控制通过调整两个分量信号的幅值比例和相位差，实现对输出电压的精确调节。
通过改变Ud和Uq的幅值比例，可以改变输出电压的大小；通过改变Ud和Uq的相位差，可以改变输出电压的相位。
电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术
a
7
• 近似关系
当电动机转速不是很低时，定子电阻压降 在式（6-40）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
或
Ψs usdt
a
（6-41） （6-42）
8
• 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。
直流电源中点的电压
Ud
都是幅值为
UAO’ = Ud / 2 UBO’ = UCO’ = - Ud /2
-
a
id
VT1
iA
O
VT6 iB VT2 iC
17
（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）。
a
B
-uCO’
u1
uAO’
a
14
开关状态表
序号
开关状态
1 VT6 VT1 VT2
2
VT1 VT2 VT3
2
VT2 VT3 VT4
4
VT3 VT4 VT5
5
VT4 VT5 VT6
6
VT5 VT6 VT1
7
VT1 VT3 VT5
8
VT2 VT4 VT6
开关代码 100 110 010 011 001 101 111 000
a
15
依此类推，随着逆
变器工作状态的切换，
u4
电压空间矢量的幅值
u3
不变，而相位每次旋 转 /3 ，直到一个周 u5 期结束。
SVPWM电压矢量控制
is、
i
' s
共轭矢量
2021/10/10
5
空间矢量表达式
考虑到
iAOiBOiCO0
2 3
p '= 3 2k2(u A O iA O u B O iB O u C O iC O )3 2k2p
三相瞬时功率 p = u A O iA O u B O iB O u C O iC O
按空间矢量功率与三相瞬时功率相等的原则
14
8个基本空间矢量
当 S A S B S C 110
uA
uB
uCU 2d
U d 2
U 2d
u2
2 Ud
(1ej
ej2 ) Ud
j 2
(1e 3
j 4
e 3 )
32
2
2 Ud [(1cos 2 cos 4 ) j(sin 2 sin 4 )]
32
3
3
3
3
2 Ud (1 j 3) 32
23Ud
24
期望电压空间矢量的合成
六边形旋转磁场带有较大的谐波分量，这将 导致转矩与转速的脉动。
要获得更多边形或接近圆形的旋转磁场，就 必须有更多的空间位置不同的电压空间矢量 以供选择。 PWM逆变器只有8个基本电压矢量，能否用 这8个基本矢量合成出其他多种不同的矢量呢？
2021/10/10
25
期望电压空间矢量的合成
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，这种
控制方法称作“磁链跟踪控制”，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，所以又称“电压空间矢量PWM （SVPWM，SpaceVectorPWM）控制”。
svpwm控制原理
svpwm控制原理SVPWM控制原理。
SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种常用的电力电子变换器控制策略，它通过对电压矢量的合理选择，实现对三相逆变器的PWM控制，从而实现对交流电机的高效控制。
本文将介绍SVPWM控制原理及其应用。
首先，我们来了解一下SVPWM的基本原理。
SVPWM是一种基于矢量控制的PWM技术，它通过对电压矢量进行合理的选择，将其分解为若干个基本矢量，然后利用PWM波形对这些基本矢量进行合理的组合，从而实现对交流电机的精确控制。
与传统的三角波PWM相比，SVPWM可以更精确地控制电机的电压和电流，提高了电机的效率和性能。
在SVPWM控制中，我们需要对电压矢量进行合理的选择。
通常情况下，我们可以将电压矢量分解为六个基本矢量，它们分别是零矢量、正向矢量和反向矢量。
通过对这些基本矢量的合理选择和组合，我们可以实现对电机的精确控制，提高电机的效率和性能。
SVPWM控制还可以实现对电机的无感测控制。
在传统的磁场定向控制中，通常需要使用霍尔传感器或编码器来实现对电机位置的反馈。
而在SVPWM控制中，我们可以通过对电压矢量的合理选择，实现对电机位置的精确控制，从而实现对电机的无感测控制。
这不仅简化了系统的结构，降低了系统的成本，还提高了系统的可靠性和稳定性。
除此之外，SVPWM控制还可以实现对电机的空间矢量控制。
在传统的PWM控制中，通常只能实现对电机的磁场定向控制，而无法实现对电机的空间矢量控制。
而在SVPWM控制中，我们可以通过对电压矢量的合理选择，实现对电机的空间矢量控制，从而实现对电机的精确控制。
这不仅提高了电机的效率和性能，还拓展了电机的应用领域。
综上所述，SVPWM是一种高效的电力电子变换器控制策略，它通过对电压矢量的合理选择，实现对交流电机的精确控制。
在实际应用中，SVPWM控制可以提高电机的效率和性能，降低系统的成本，提高系统的可靠性和稳定性，拓展电机的应用领域。
svpwm控制原理
svpwm控制原理SVPWM控制原理。
SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种现代化的电力电子变流技术，它可以有效地控制交流电机的输出电压和频率，提高电机的运行效率和性能。
本文将介绍SVPWM控制原理及其在电力电子领域的应用。
1. SVPWM基本原理。
SVPWM是一种基于空间矢量的脉冲宽度调制技术，它通过对电压矢量进行合理的选择和组合，实现对交流电机的精确控制。
在SVPWM控制中，电压矢量被分解为两个正弦交流电压和一个直流电压，然后根据电机的控制要求，通过调节这两个正弦交流电压的幅值和相位差，从而实现对电机的精确控制。
2. SVPWM控制步骤。
SVPWM控制一般包括以下几个步骤：（1）电压矢量选择，根据电机的工作状态和控制要求，选择合适的电压矢量。
（2）矢量间接近，通过改变两个正弦交流电压的幅值和相位差，使得电压矢量尽量接近所选的目标矢量。
（3）脉冲宽度调制，根据矢量间接近的结果，计算出对应的脉冲宽度，然后通过PWM技术将脉冲宽度信号转换为实际的控制信号。
（4）输出电压控制，根据脉冲宽度信号，控制逆变器输出的电压矢量，实现对电机的精确控制。
3. SVPWM的优点。
相比传统的PWM技术，SVPWM具有以下几个优点：（1）输出电压波形质量高，SVPWM可以生成接近正弦波的输出电压，减小了电机的谐波失真，提高了电机的运行效率。
（2）电流响应快，SVPWM可以实现对电机电流的快速响应，提高了电机的动态性能和控制精度。
（3）输出功率密度高，SVPWM可以实现对逆变器输出功率的最大利用，提高了电机的功率密度和效率。
4. SVPWM在电力电子领域的应用。
SVPWM技术已经广泛应用于各种类型的交流电机驱动系统中，包括感应电机、永磁同步电机、交流伺服电机等。
同时，SVPWM也被应用于各种类型的逆变器系统中，如风力发电逆变器、光伏逆变器、电动汽车逆变器等。
在这些应用中，SVPWM可以提高系统的稳定性、可靠性和效率，满足不同领域的控制要求。
空间电压矢量调制SVPWM技术详解
∫ ∫ ∫ ∫ T
0 U ref dt =
U T x
0
xdt
+
U T x + T y
Tx
ydt
+
U d t T
*
Tx +Ty 0
或者等效成下式：
(1-5)
U ref * T = U x * Tx + U y * Ty + U 0 * T0
(1-6)
其中，Uref 为期望电压矢量；T 为采样周期；Tx、Ty、T0 分别为
− 3 Udc
3U dc
11 1
U7
0
0
0
0
0
0
图 1-3 给出了八个基本电压空间矢量的大小和位置
其中非零矢量的幅值相同(模长为 2Udc/3)，相邻的矢量间隔 60°,而 两个零矢量幅值为零，位于中心。在每一个扇区，选择相邻的两个电
压矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电
压矢量，即：
尽可能避免在负载电流较大的时刻的开关动作，最大限度地减少开关
损耗。
一个开关周期中空间矢量按分时方式发生作用，在时间上构成一
个空间矢量的序列，空间矢量的序列组织方式有多种，按照空间矢量
的对称性分类，可分为两相开关换流与三相开关换流。下面对常用的
序列做分别介绍。
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1.2.1 7 段式 SVPWM
我们以减少开关次数为目标，将基本矢量作用顺序的分配原则选
定为：在每次开关状态转换时，只改变其中一相的开关状态。并且对
零矢量在时间上进行了平均分配，以使产生的 PWM 对称，从而有
效地降低 PWM 的谐波分量。当 U4(100)切换至 U0(000)时，只需改 变 A 相上下一对切换开关，若由 U4(100)切换至 U7(111)则需改变 B、C 相上下两对切换开关，增加了一倍的切换损失。因此要改变电
变频调速svpwm技术的原理_算法与应用
变频调速-SVPWM技术的原理、算法与应用引言变频调速（Variable Frequency Drive, VFD）是一种将电机转速与输出频率相匹配的控制技术，广泛应用于工业生产中。
在变频调速技术中，Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) 是一种常用的调制算法，它能够通过调节电压和频率来实现电机的精确控制。
本文将介绍SVPWM技术的原理、算法及应用。
原理SVPWM技术基于矢量控制原理，通过调整电压的大小和相位来控制电机转速。
其基本原理如下：1.矢量空间分解：将三相电压转换为一个大小和方向均可调节的矢量。
这个矢量可以由相量分解法等转换得到。
2.矢量生成：根据所需的电机状态，通过矢量合成算法生成一个控制电压矢量。
生成的矢量包含了相应的大小和相位信息。
3.矢量调制：将生成的矢量转换为三相电压信号，用于驱动电机。
矢量调制通常采用PWM技术，将矢量电压信号转换为脉冲宽度调制（PulseWidth Modulation, PWM）信号。
4.PWM波形生成：通过对调制后的电压信号进行PWM调制，获得电机驱动所需的波形信号。
常见的PWM调制方法有SVPWM、SPWM等。
算法SVPWM算法是一种将参考矢量与实际电机状态进行比较的控制算法。
它通过将矢量和电机状态比较，并调整控制电压以使其接近所需的矢量，从而控制电机速度。
SVPWM算法的具体步骤如下：1.矢量分解：将输入的三相电压信号转换为矢量表示。
常用的方法有相量分解法、Park变换等。
2.矢量合成：根据所需的电机状态，将矢量合成为一个控制电压矢量。
合成的矢量包含了相应的大小和相位信息。
3.矢量选择：选择最接近合成矢量的有效矢量。
这个有效矢量将作为PWM调制的参考。
4.PWM调制：根据选择的有效矢量进行PWM调制，生成对应的PWM信号用于驱动电机。
SVPWM算法能够实现电机速度的精确控制，并具有响应速度快、效率高等优点，因此被广泛应用于各种工业应用中。
矢量控制与SVPWM的关系
SVPWM是Space Vector Pulse Width Modul的意思，翻译成空间矢量脉宽调制，它是一种PWM技术的调制方法，他的思想是通过pwm调制形成的pwm波在接入电机三相定子绕组中时，使电机的定子产生圆形旋转磁场，从而带动电机旋转，这里的空间矢量指的是三相定子电压的合成矢量（具体了解你可以看看交流传动方面的书我这里就不解释了），SVPWM说白了是一种逆变方法是正弦脉宽调制（SPWM)的一个特例。
而矢量控制是电动机调速的一种控制方法，他的目的是把三相异步电动机的转速和转矩控制分开使控制更精确，形成类似于直流电动机的数学模型，从而达到直流电动机的控制性能。
矢量控制最终算出来的就是三相定子电压的数值，该数值作为SVPWM调制的目标，再反推SVPWM各桥臂的开关导通时间（Ton），进而去控制IGBT的驱动信号。
你根据这个数值再运用SVPWM就可以驱动电机达到你的控制要求了。
其实这两种方法就是名字上有点类似，SVPWM是一种逆变方法，而矢量控制是一种控制算法，是两个完全不同的东西，回答完毕。
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2 3
(u
A
uBe j
uCe j2
)
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 )]
32
3
3
33
2U 3
d
8个基本空间矢量
当 SA SB SC 1 1 0
uA
uB
uC
Ud 2
Ud 2
Ud 2
u2
2
Ud
(1 e j
e j2 ) Ud
j 2
(1 e 3
j 4
e 3
)
32
2
2 Ud [(1 cos 2 cos 4 ) j(sin 2 sin 4 )]
32
3
3
3
3
2 Ud (1 j 3) 32
)e j
Um
cos(1t
4
3
)e j2
]
3U 2
m
e
j1t
U se j1t
空间矢量表达式
以电源角频率为角速度作恒速旋转的空
间矢量，幅值
Us
3
U 2
m
在三相平衡正弦电压供电时，若电动机转 速已稳定，则定子电流和磁链的空间矢量 的幅值恒定，以电源角频率为电气角速度 在空间作恒速旋转。
电压与磁链空间矢量的关系
1
在变频的同时必须调节直流电压，造成了控 制的复杂性。
正六边形空间旋转磁场
有效的方法是插入零矢量 当零矢量作用时，定子磁链矢量的增量
ψs = 0
表明定子磁链矢量停留不动。
空间矢量功率表达式
p' =Re(usis' ) Re[k 2 (uAO uBOe j uCOe j2 )(iAO iBOe j iCOe j2 )] k 2 (uAOiAO uBOiBO uCOiCO ) k 2 Re[(uBOiAOe j uCOiAOe j2 uAOiBOe j uCOiBOe j uAOiCOe j2 uBOiCOe j )]
图5-25 定子磁链矢量增量
ψs(k 1) ψs(k) ψs(k) ψs(k) us(k)t
正六边形空间旋转磁场
在一个周期内， 6个有效工作矢量 顺序作用一次， 定子磁链矢量是 一个封闭的正六 边形。
图5-26 正六边形定子磁链轨迹
正六边形空间旋转磁场
要保持正六边形定子磁链不变，必须使
Ud 常数
2U 3
d
e
j
3
依此类推，可得8个基本空间矢量 。
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
基本电压空间矢量图
图5-24 基本电压空间矢量图
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
t 31
每个有效工作矢量作用
us
2 3 (uAO
uBOe j
uCOe j2
)
is
2 3
(iAO
iBOe j
Hale Waihona Puke iCOe j2)ψs
2 3
(
AO
BOe j
COe j2
)
空间矢量表达式
当定子相电压为三相平衡正弦电压时，三 相合成矢量
us uAO uBO uCO
2 3
[U
m
cos(1t) Um
cos(1t
2
3
因此，三相合成电压空间矢量与参考点无关。
us uAO uBO uCO
2 3 (uAO
uBOe j
uCOe j2 )
2 3 [(u A
uOO' ) (uB
uOO' )e j
(uC
uOO' )e j2 ]
2 3
[uA
uBe j
uCe j2
uOO' (1 e j
e j2
)]
形（简称为磁链圆）。
定子磁链矢量
ψs
e j(1t )
s
定子电压矢量
us
d dt
( se j(1t ) )
j e e j(1t) 1s
j
(1t
2
)
1s
电压与磁链空间矢量的关系
图5-22 旋转磁场与电压空 间矢量的运动轨迹
图5-23 电压矢量圆轨迹
电压空间矢量
直流电源中点O’和交流电动机中点O的电位 不等，但合成电压矢量的表达式相等。
电压空间矢量PWM（SVPWM） 控制技术
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，这种 控制方法称作“磁链跟踪控制”，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 ， 所 以 又 称 “ 电 压 空 间 矢 量 PWM （SVPWM，Space Vector PWM）控制”。
3
6个有效工作矢量完成一个周期，输出基波
电压角频率
1
3t
正六边形空间旋转磁场
定子磁链矢量的增量 ψs = ust
ψs (k) us (k)t
2U 3
d
t
e
j
(
k
1) 3
k=1,2,3,4,5,6
定子磁链矢量运动方向与电压矢量相同，
增量的幅值等于
2U 3
d
t
正六边形空间旋转磁场
定子磁链矢量的运动轨 迹为
uAO 0 uBO 0 的合成矢量 uCO 0
图5-21 电压空间矢量
空间矢量的定义
定子电流空间矢量
is iAO iBO iCO kiAO kiBOe j kiCOe j2
定子磁链空间矢量
ψs ψAO ψBO ψCO
k AO k BOe j k COe j2
空间矢量表达式
is、is' 共轭矢量
空间矢量表达式
考虑到
iAO iBO iCO 0
2
3
p' =
3 2
k 2 (u i AO AO
uBOiBO
uCOiCO )
3 2
k2
p
三相瞬时功率 p=u i AO AO uBOiBO uCOiCO
按空间矢量功率与三相瞬时功率相等的原则
k 2 3
空间矢量表达式
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，如果考虑到它们所 在绕组的空间位置，可以定义为空间矢量。 定义三相定子电压空间矢量
uAO kuAO uBO kuBOe j uCO kuCOe j2
2
3
k为待定系数
空间矢量的合成
三相合成矢量
us uAO uBO uCO kuAO kuBOe j kuCOe j2
合成空间矢量表示的定子电压方程式
us
Rs i s
dψ s dt
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
us
dψ s dt
或 ψs usdt
电压与磁链空间矢量的关系
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