SVPWM电压矢量控制

32
3
3
33
2U 3
d来自百度文库
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
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
)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
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
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。
us
2 3 (uAO
uBOe j
uCOe j2
)
is
2 3
(iAO
iBOe j
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
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 )]
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 )]
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
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
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
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
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”。
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。
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
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
)]