电压空间矢量调制
空间电压矢量PWM控制的优化算法及其仿真实现
2006年第21卷第4期 电 力 学 报 Vol.21No.42006 (总第77期) J OU RNAL OF EL ECTRIC POWER (Sum.77)文章编号: 1005-6548(2006)04-0444-04空间电压矢量PWM控制的优化算法及其仿真实现Ξ马 洁1, 吴丽静2, 徐忆平1(1.中国矿业大学信电学院,江苏徐州 221008;2.聊城供电公司,山东聊城 225000)An Optimization and Its Simulation Algorithm for Space2vector PWMMA Jie1, WU Li2jing2, XU Y i2ping1(rmation and Electrical Engineering Institute,University of Mining and Technology,Xuahou 221008,China;2.Liaocheng Power Company,Liaocheng 225000,China)摘 要: 基于传统三电平逆变器空间电压矢量PWM技术的研究经验,提出了1种优化的空间电压矢量PWM控制算法。
该方法是将参考电压矢量分解成基矢量和二电平矢量,然后利用二电平的空间矢量调制算法来控制二电平分量,因此简化了建模过程,提高了仿真效率。
最后,在Matlab/ Simulink环境下分别对传统算法和优化算法进行仿真,比较后验证了优化算法的可行性和优越性。
关键词: 逆变器;三电平;空间矢量脉宽调制中图分类号: TM464 文献标识码: A Abstract: This paper proposes an optimization space2vector pulse width modulation on the basis of traditional three2level PWM method.With this method,the reference voltage vector is divided into two parts:based vector and two2level vector,then the two2level vector is synthesized by conventional two2level space vector modulation method,so the process of modeling is simplified and the simulation is accelerated.To verify the superiority and effective2 ness of this optimization algorithm,the traditional modulation algorithm and the new algorithm simula2 tion is implemented respectively under Matlab/Simulink environment.The simulating results are analyzed and compared.K ey Words: inverter;three2level;space vector palse width modulation为解决低电压主开关器件在高电压应用情况下的矛盾,多电平逆变技术的出现为高压大容量电压型变换器的研制开辟了1条新的思路。
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。
弱磁控制与空间电压矢量调制及相关实验研究
异步电机弱磁控制方案研究众所周知，在整个电机的运行区间，按照速度可以划分为两个区间，一个是 基速以下区域，一个是基速以上区域。
当电机运行在基速以下区间时， 稳态时整 个电机磁场保持不变，由转矩公式 T e p n L mi sq rd 可以看出，在这个区间，输出L r转矩是保持不变的，所以该区间又称为恒转矩调速区。
当电机要求运行在基速以 上时，由于直流母线电压的限制和反电动势的影响， 就需要转子磁场随着转速的 上升而下降，即所谓的弱磁运行。
一、弱磁运行的电压和电流限制条件在研究电机的稳态方程时，必须要考虑到两个限制条件，一个是逆变器的母线电压，由于母线电压一般是将工业用电经整流得到，所以，其大小是相对固定的，而电机所能用到的电压是与 PW 碉制策略相关的，本文使用的是基于空间电电机和逆变器的额定电流I smax 的限制。
由上所述，调速系统的限制条件可表示 为:e 2e :V qs V ds.e 2 . e 2 i qsi ds2 2V s max| 2smaxV dc,・ 3弱磁区电机稳态方程为：e V qs Rsi ； e L s i dse VdsRJ ds■ ' i ee L s i qs其中：L sL 2L s L smL r高速运行时，定子电阻的压降可以忽略不计，此时，稳态方程为:ee L s i ds由此，电流限制条件改写为:压矢量的PWM B 制，因此可利用的电压最大为 '-e L S i qsVmax另一个限制条件是 e Vqse在d-q 坐标系中，电流限制公式为一个椭圆，电压限制公式为一个圆 为了方便起见，用|U sd|代替U sd ，这样用四分之一圆表示整个运行范围，如 下图所示:图中电压限制曲线和电流限制曲线的公共部分即是电压矢量的 d 轴分量和q轴分量的可运行区域（图中所示的阴影部分）。
图中所示的三条椭圆形曲线是以压以保证有足够的电流产生。
由上式表明：最大F 值的点就是最大转矩点，由此可以找到最大转矩的运行区域重写电压限制条件:vdse 增加的方向向外展开，即,随着同步频率的增加, 需要逆变器提供更多的电电机转矩方程为:T e23£L mi ：s 2 2 L r・ei qs电流i ds i ；s 可以用v ds V ；s 代替，写成:T e ke eV ds V qs其中：k 3卫2 2 L r L s LL ；— ' 2 s eeV qse L se 2 e 22e图 弱磁运行时电压和电流限制曲线，弱磁区域划分及各区间分析图弱磁区域的划分（1）基速一下区（e base ）:电机在基速以下运行时，所需电压矢量V；ds 的幅值是不大于V smax的，因此有能力保证i qs、i ds达到其额定值，并获得最大转矩。
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。
电压空间矢量脉宽调制技术的研究及其实现
电压空间矢量脉宽调制技术的研究及其实现一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，电压空间矢量脉宽调制技术（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）已成为电机控制领域中的一项重要技术。
该技术以其高效、稳定、易于实现等优点，在电力转换、电机驱动、新能源发电等领域得到了广泛应用。
本文旨在对电压空间矢量脉宽调制技术进行深入研究，分析其原理、特点以及实现方法，并探讨其在现代电力电子系统中的应用前景。
本文首先介绍了电压空间矢量脉宽调制技术的基本原理，包括其理论基础、空间矢量的定义与分类、以及SVPWM的实现过程。
接着，文章详细分析了SVPWM技术的特点，包括其调制范围宽、电压利用率高、谐波含量低等优势，并与其他脉宽调制技术进行了比较。
随后，本文着重探讨了电压空间矢量脉宽调制技术的实现方法，包括硬件电路设计和软件编程实现。
在硬件电路设计方面，文章介绍了基于SVPWM技术的电机驱动电路的设计原则和方法；在软件编程实现方面，文章给出了SVPWM算法的具体实现步骤和程序代码示例。
本文还探讨了电压空间矢量脉宽调制技术在现代电力电子系统中的应用前景，包括其在新能源发电、电动汽车、工业自动化等领域的应用，以及未来的发展趋势和挑战。
通过本文的研究，希望能够为电力电子领域的研究人员和工程师提供有益的参考和借鉴。
二、电压空间矢量脉宽调制技术基础电压空间矢量脉宽调制技术（Space Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM）是一种先进的PWM控制技术，它主要应用在三相电压源型逆变器的控制中。
SVPWM技术的核心思想是将三相逆变器的输出电压看作是一个在三维空间中旋转的电压矢量，通过控制这个电压矢量的幅值和旋转速度，来实现对输出电压和电流的精确控制。
SVPWM技术具有许多优点。
SVPWM可以提高电压利用率，使得在相同的直流电压下，输出的线电压峰值可以达到直流电压的根号三倍，提高了逆变器的输出电压能力。
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Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】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 1-1 示。
设直流母线侧电压为U dc，逆变器输出的三相相电压为U A、U B、U C，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 U A(t)、U B(t)、U C(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U m 为相电压有效值，f 为电源频率，则有：()cos()()cos(2/3)()cos(2/3)A mB m Cm U t U U t U U t U θθπθπ=⎧⎪=-⎨⎪=+⎩ (1-1)其中，2ft θπ=，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：2/34/33()()()()2j j j A B C m U t U t U t e U t e U e ππθ=++=(1-2) 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倍，U m 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。
空间电压矢量脉宽调制技术_SVPWM_在DSP中的实现步骤
空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)在DSP中的实现步骤总体空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)在DSP中的实现步骤：(1)获得SVPWM的输入信号UALFA,UBETA, UD,UQ经过IPARK变换得到输入信号UALFA,UBETA;(2)利用输入信号UALFA,UBETA确定扇区变量P,再通过扇区变量P确定扇区Sector；(3)利用输入信号UALFA,UBETA计算中间变量X,Y,Z，再根据不同扇区利用中间变量X,Y,Z计算t1,t2;(4)利用t1,t2计算中间变量Taon,Tbon,Tcon,再根据不同扇区利用中间变量Taon,Tbon,Tcon,计算Ta,Tb,Tc;(5)利用Ta,Tb,Tc计算占空比MfuncC1，MfuncC2，MfuncC3，之后再计算全比较器参数赋值CMPR1，CMPR2，CMPR3.详细空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)在DSP中的实现步骤：(1)获得SVPWM的输入信号UALFA,UBETA;图1 PMSM矢量控制总体框图各位初学者应该首先明白空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的输入是电压量Ualfa,Ubeta。
Ualfa,Ubeta是通过IPARK变换得到的。
记住原理是原理，实践是实践，两者不同！多看看TI的例程和PDF说明文档，很有帮助！图2 SVPWM 模块框图(2)利用输入信号UALFA,UBETA 确定扇区变量P,再通过扇区变量P 确定扇区Sector ； 计算三个中间变量B 0，B 1，B 2：0011221sin 60sin 3022sin 60sin 30122B U B U B U U B U U B U U B U U ββαβαβαβαβ⎧⎪=⎧=⎪⎪⎪=−⇒=−⎨⎨⎪⎪=−−⎩⎪=−−⎪⎩o oo o o 在使用符号函数1()0x sign x x >⎧=⎨<⎩计算扇区中间变量P 值： 2104si ()2()()P gn B sign B sign B =++P 值与扇区号之间的对应关系为：P 1 2 3 4 5 6 扇区号 2 6 1 4 3 5图3 扇区变量P 与扇区SECTOR 之间关系(3)利用输入信号UALFA,UBETA计算中间变量X,Y,Z，再根据不同扇区利用中间变量X,Y,Z 计算t1,t2;计算三个中间变量X，Y，Z：122122X UY U UZ U Uβαβαβ⎧⎪=⎪⎪=+⎨⎪⎪=−+⎪⎩o根据电压矢量所在扇区确定切换时间t1，t2：扇区号 1 2 3 4 5 6 t1 -Z Z X -X -Y Y t2 X Y -Y Z -Z -X图4 T1，T2的波形(4)利用t1,t2计算中间变量Taon,Tbon,Tcon,再根据不同扇区利用中间变量Taon,Tbon,Tcon,计算Ta,Tb,Tc;1212(1)/2(0~1)aonbon acon bT t tT T tT T t=−−⎧⎪=+⎨⎪=+⎩，图5 Taon ，Tbon 的波形(5)利用Ta,Tb,Tc 计算占空比MfuncC1，MfuncC2，MfuncC3，之后再计算全比较器参数赋值CMPR1，CMPR2，CMPR3.则不同扇区内切换点T a ，T b ，T c 可有下表得到：(0.5)*2(0.5)*2(1~1)(0.5)*2a ab b cc T T T T T T =−⎧⎪=−−⎨⎪=−⎩ 范围改变EvaRegs.CMPR1 = (Uint16)(MfuncC1*Modulation*T1Period/2+T1Period/2);//A 相占空比计算，调制比Modulation =0.95EvaRegs.CMPR2 = (Uint16)(MfuncC2*Modulation*T1Period/2+T1Period/2);//B 相占空比计算 EvaRegs.CMPR3 = (Uint16)(MfuncC2*Modulation*T1Period/2+T1Period/2);//B 相占空比计算图6 Ta，Tb的波形本文主要基于TI公司C2000系列F2812例程中的说明文件svgen_dq.pdf编写而成，主要是帮助SVPWM初学者。
空间电压矢量过调制技术的两种简便算法及仿真研究
Ｈ Ｌ Ｄ ＝ １ － ／‘ｌ ／ ） Ｚ “ ｎ ｕ Ｖ ｎ ，
㈩
如 图 ｌ所 示 ，开 关 Ｓ Ｓ Ｓ 两 种 状 态 ， ¨ 。有
即 ０和 ｌ 。三相 开关构 成 一组 ３位 二进 制 编码 ，分
式中， 为输出相 电压基波分量峰值；Ｕ 为输入逆 ｄ ｃ
０ 引 言
空间电压矢量 （Ｖ ＷＭ）技术一经 问世就倍 ＳＰ 受青睐 ，已经成为三相逆变器 中最 重要 的调制方 式之一。它与传统 的正 弦脉 冲调制 （ Ｐ ＳＷＭ）相 比，具有更宽的线性调制范 围，易于实现数字化 ，
调制 方法 简 单 ，电 流 谐 波 分 量 小 ，并 能 够 有 效 减
少转矩波动。评价逆变器 电源效率和 品质有 两个
性 能指标 ：最 大 调 制 系 数 （ ） 和 电 流 畸变 因 数 ＭＩ
提高输出基波 电压，就需要 采用过调制 技术 ，使
逆变 器 工作在 非线 性 区域 。
（ｎ ） Ｔ Ｄ 。其定义为：
１ 过 调 制 理 论
ｒ寰 Ｉ Ｔ
…
Ａｌ ｒ ＣＴ ： １ Ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｕ ｅ ｗｏ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｆ Ｓ Ｗ Ｍ ｖ ｒ ｍｏ ｕ ａ ｏ ． Ｔ ｅ ｏ ｅ ｌ ＲＡ ＇ Ｓｐ ｐ ｒｉ ｔ Ｉ ｉ ｄ ｏ ｃ ｓｔ ｅ ｒ ｓ ｎ ａ ｉ ｔ ｏ ｓ ｏ ＶＰ ｖ ｏ ｅ ｄ ｌｔ ｎ ｉ ｈ ｖｒ
维普资讯
空间电压矢量过调制技术的两种简便算 法及仿 真研究
王展英
秦连城
中图分类号 ：Ｔ ４ ． Ｍ３３ ２
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ －８ ８ ２０ ０ － ６ － ０ １６４ （０７） １ ０ １ ４ ０ ０
SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解
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。
SPWM 通过控制开关器件的关断得到正弦的输入电压；SVPWM 的控制目标在于如何获得一个圆形的旋转磁场。
之所以成为矢量控制，是因为通过SVPWM 对晶闸管导通的控制可以得到一系列大小和方向可变的空间电压矢量，通过对空间电压矢量进行控制，从而得到圆形旋转磁场。
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 U e 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，合成空间电压矢量U （t ）为一个幅值恒定、逆时针旋转速度恒定的一个空间电压矢量。
120度空间矢量调制(svm)方法
120度空间矢量调制(svm)方法120度空间矢量调制（Space Vector Modulation，SVM）是一种常用于交流电机驱动系统中的调制方法。
它可以将直流电源转换为交流电源，并提供高效率、高质量的功率输出。
120度SVM是一种信号调制技术，通过调整三相正弦波信号的幅度和相位，实现对交流电机的电流和电压进行精确控制。
它通过在六个矢量方向之间无间断地切换电源，实现对输出电流和电压的高精度控制。
这使得电机可以在不同转速和负载条件下以最佳效能运行。
在120度SVM中，采用了三相称为ABC的正弦波作为基础波形。
通过将三个正弦波信号按一定的方式组合在一起，形成合成的空间矢量信号。
这些空间矢量信号在一个六边形的空间中表示，其中六个角分别对应于六个电源矢量的方向。
通过控制电源矢量的幅度和相位，可以实现高精度的电流和电压控制。
在120度SVM中，每个交流周期被分为六个等时间间隔的扇面区域。
在每个扇面区域内，采用两个电源矢量来控制输出信号。
其中一个矢量位于当前扇面区域的中心，另一个矢量位于相邻两个扇面区域的中心。
这两个矢量的幅度和相位通过在每个矢量的扇面区域内插值来实现。
在每个扇面区域内，时间被分为多个离散的时间间隔，电源矢量的幅度和相位在每个时间间隔内逐渐变化，从而实现对输出信号的精确控制。
通过采用120度SVM，可以使交流电机驱动系统具有较高的功率因数、较低的失真、较低的谐波水平和较高的转矩响应。
它还可以提供更高的输出电压和电流质量，降低系统的损耗和噪声，提高系统的可靠性和稳定性。
在实际应用中，120度SVM被广泛应用于交流电机驱动系统中。
它可以用于控制各种类型的交流电机，包括感应电机、永磁同步电机和无刷直流电机。
它可以适应不同的负载条件和控制要求，并可以通过调节各个矢量的幅度和相位来实现最佳控制效果。
总结起来，120度SVM是一种高效、高质量的调制方法，适用于交流电机驱动系统中的功率转换和控制。
它通过调整三相正弦波信号的幅度和相位，以合成的空间矢量信号形式，实现对输出电流和电压的高精度控制。
空间电压矢量调制SVPWM技术详解
1.2 SVPWM 法则推导
三相电压给定所合成的电压向量旋转角速度为 ω = 2π f ，旋转 一 周 所 需 的 时 间 为 T = 1 / f ； 若 载 波 频 率 是 fS ， 则 频 率 比 为
R = f S / f 。这样将电压旋转平面等 切 割 成 R 个 小 增 量 ，
亦 即 设 定 电 压 向 量 每 次 增 量 的 角 度 是 ： g =
电压空间向量在第Ⅰ区的合成与分解
在两相静止参考坐标系(α,β)中， 令 Uref 和 U4 间的夹角是θ， 由正弦定理
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可得：
T6 T4 π ⎧ | U | cos θ = | U | + | U | cos ref 4 6 ⎪ Ts Ts 3 ⎪ ⎨ ⎪| U | sin θ = T6 | U | sin π ref 6 ⎪ Ts 3 ⎩
假设 Um 为相电压有效值，f 为电源频率，则有：
⎧U A (t ) = U m cos(θ ) ⎪ ⎨U B (t ) = U m cos(θ − 2π / 3) ⎪U ( t ) = U cos(θ + 2π / 3) m ⎩ C
(1-1)
其中，θ = 2π ft ， 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：
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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 ， 假 设
S x ( x = a, b, c) = (100) ， 此 时
图 1-1 逆变电路
由于逆变器三相桥臂共有 6 个开关管， 为了研究各相上下桥臂不 同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量，特定义开关函数
空间矢量脉宽调制 ( SVPWM )
空间矢量脉宽调制(SVPWM)一、空间矢量脉宽调制(SVPWM)定义空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术被广泛应用于UPS/EPS、变频器等各类三相PWM逆变电源中。
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个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。
空间矢量脉宽调制(SVPWM)二、空间矢量脉宽调制(SVPWM)特点1、在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。
2、利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。
3、逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15%，具有母线电压利用率高的特点。
三、SVPWM、SPWM、PWM的区别PWM脉冲宽度调制(PWM)，晶闸管工作在开关状态，晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上；晶闸管关断时，直流电源与电动机断开；这样通过改变晶闸管的导通时间（即调占空比ton）就可以调节电机电压，从而进行调速。
对比SVPWM的产生原理可知，SVPWM本身的产生原理与PWM没有任何关系，只是形似。
SPWM正弦波脉宽调制，将正弦半波N等分，把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来替代。
三角波载波信号Ut与一组三相对称的正弦参考电压信号Ura、Urb、Urc比较后，产生的SPWM脉冲序列波Uda、Udb、Udc作为逆变器功率开关器件的驱动控制信号。
逆变器输出电压的基波正是调制时所要求的正弦波，调节正弦波参考信号的幅值和频率就可以调节SPWM逆变器输出电压的幅值和频率。
SVPWM与SPWM的原理和来源有很大不同，但是他们确实殊途同归的。
空间电压矢量控制变频调速零矢量的作用
空间电压矢量控制变频调速零矢量的作用引言在现代工业中，电机广泛应用于各种传动系统中。
电机调速技术对于传动系统的性能和效率至关重要。
空间电压矢量控制变频调速是一种常用的电机调速方法，其中零矢量调制是其中的一种重要方式。
本文将详细探讨空间电压矢量控制变频调速中零矢量的作用，其优势和应用。
空间电压矢量控制变频调速简介空间电压矢量控制是一种通过控制电机绕组电流来实现电机转矩和速度控制的方法。
其基本原理是将电机绕组电流分解为两个正交轴上的电流矢量，利用矢量间的相对运动来控制电机。
零矢量调制的基本原理零矢量调制是空间电压矢量控制中的一种调制策略。
其原理是将正交轴上的电流矢量都置为零，使电机停止转动。
在零矢量状态下，电机所产生的转矩为零，同时电机也不会出现震动和噪声。
零矢量调制主要应用于电机停止或变速的场景中。
零矢量调制的优势零矢量调制具有以下几个优势：1. 减少电机噪声由于零矢量调制使电机停止转动，电机的机械运动噪声也将降低。
这对于要求低噪声的应用场景（例如家电和办公设备）非常重要。
2. 提高系统响应速度在电机变速时，零矢量调制可以迅速将电机停止。
这对于要求快速响应的系统非常重要，例如需要频繁制动和变速的装备。
3. 减少能耗零矢量调制可以有效减少电机的能耗。
在电机停止或变速时，无需额外的能量输入，因此可以降低系统的总能耗。
4. 降低机械磨损在电机转速较高的情况下，零矢量调制可以避免电机因制动或变速过程中产生的机械磨损。
这对于提高电机寿命和减少维护成本非常重要。
零矢量调制的应用零矢量调制在各种场景中都有广泛应用。
1. 家电和办公设备家电和办公设备中往往需要低噪声和高效率的电机。
零矢量调制可以在停止和变速时降低噪声，提高系统效率。
2. 制造业制造业中的装备往往需要频繁制动和变速。
零矢量调制可以提高系统的响应速度，提高生产效率。
3. 交通运输交通运输领域中的电机（例如电动汽车和电动自行车）往往需要高效率和能耗较低。
空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术原理及实现课程作业
• 动态响应快
SVPWM具有快速的动态响应特性，能够快速跟踪电网电压的变化， 提高了新能源发电系统的稳定性。
05
SVPWM技术的未来发展与展 望
SVPWM技术的进一步优化方向
降低算法复杂度
简化SVPWM算法的计算过程，提高其在实际应用中的实时性。
SVPWM是一种用于电力转换的调制技术，通过将给 定的直流电压转换为具有所需频率和电压幅值的交流
电压，以驱动电机或其他电力电子设备。
SVPWM利用空间矢量的概念，将三相电压源逆变器 (VSI)的输出电压表示为两个分量：磁通分量（d轴分
量）和转矩分量（q轴分量）。
SVPWM通过控制这两个分量来控制电机的输入电压 和频率，从而实现电机的精确控制。
器(APF)等设备中。
• 高功率因数：通过精确控 制电压矢量，SVPWM能够 实现高功率因数运行，提 高了电力电子设备的效率。
• 低开关损耗：由于SVPWM 采用较少的开关次数，因 此减小了开关损耗，延长 了电力电子设备的使用寿 命。
• 优化的电能质量：SVPWM 能够减小谐波畸变，提高 电能质量，满足严格的电 力质量要求。
空间矢量脉宽调制(SVPWM) 技术原理及实现课程作业
• 空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术原 理
• SVPWM技术的数学模型 • SVPWM技术的实现方法 • SVPWM技术的应用场景与实例分
析 • SVPWM技术的未来发展与展望
01
空间矢量脉宽调制(SVPWM)技 术原理
SVPWM的基本概念
SVPWM的优势与局限性
SVPWM的优势在于其高电压输出能力、低谐波畸变、易于数字化实现以 及能够实现电机的精确控制。
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。
空间矢量调制
空间矢量调制众所周之，感应电机变频调速采用SPWM 要求获得的正弦的三相电压波形，虽然定子三相绕组电压按照等面积法则满足正弦对称条件，但是由于逆变器电压实际上仍然是脉冲电压，三相绕组中电流的谐波分量多，而且最主要的不足是电源的利用率较低，大约等于86%。
从电机学的原理来看，感应电机需要输入三相正弦电压的最终目的是在空间产生圆形的旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。
空间矢量调制技术在电压源逆变器供电的情况下，以三相对称正弦电压产生的圆形磁链为基准，通过逆变器开关状态的选择产生PWM 波形，使得实际磁链逼近圆形磁链轨迹，而且可以较好地改善电源的利用率。
对于逆变器来说，功率器件的开关导通状态是有限的，因此根据功率器件导通状态确定的空间矢量位置也时有限的。
空间矢量调制就是根据确定位置的有限个空间矢量组合作用来产生满足任意位置和一定幅值范围需要的空间矢量的过程。
也就是，在整个PWM 周期内改变各相导通时间的分配来形成所需的任意空间矢量。
空间矢量调制有三类：电压空间矢量调制、磁链空间矢量调制、电流空间矢量调制。
常用的电压空间矢量调制（SVPWM).SVPWM的基本原理图绘出了三相PWM逆变器供电给异步电机的原理图，为使电机对称工作，必须三相同时供电。
a,b,c 分别代表3 个桥臂的开关状态，规定：上桥臂器件导通用“1”表示，下桥臂器件导通用“0”表示，并依UVW 相序依次排列。
可以推导出，三相逆变器输出的相电压矢量[Uu Uv Uw]T 与开关状态矢量[a b c]T的关系为：Uu Uv Uw = U DC32−1−1−12−1−1−12abc式中U DC是直流电源电压。
将式（1-17）代入电压空间矢量公式：得到相应逆变器工作模式与输出电压的关系，如表1-1 U out=23U u + U v e j2π3 +U w e j4π3得到相应逆变器工作模式与输出电压的关系，如表1-1由表1-1 的计算结果，得到如图1-6 所示的8个基本空间电压矢量，其中6中空间电压矢量幅值相等，都等于2U DC3，相位角互差π3，分别记作U0,U60,U120,U180,U240,U300,而零电压矢量记作0000，0111。
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所示。
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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
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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
SX为-1即第X相输出电平N
这里X为a，b和c
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电压空间矢量调制推导过程
因此，三相三电平变换器就可以翰出33 = 27种电压状态组合，对应 27组不同的变换器开关状态。此时，仍定义电压空间矢量为
ua Um sin(t) ub Um sin(t 2 /3) uc Um sin(t 2 /3)
则它们对应的空间电压u矢量3 2定u义a为ub2uc
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电压空间矢量调制推导过程
设此时逆变器输出端电压为Uan，Ubn，Ucn，电动机上的相电压为Uao， Ubo，Uco，电动机中性点对逆变器参考点电压为UNo，也就是零序电 压。这里N为电机中性点，O为逆变器直流侧零电位参考点，此时， 前述电机的定子电压空间矢量为