电压空间矢量脉宽调制
- 格式:doc
- 大小:280.00 KB
- 文档页数:8
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。
空间矢量脉宽调制技术空间矢量脉宽调制技术(SPWM)是一种广泛应用于电力电子和驱动控制系统中的调制技术。
该技术是基于对正弦波进行Pulse Width Modulation(PWM)的基础上,通过多种空间矢量变换的方式,进一步提高功率电子器件的使用效率和控制精度。
本文旨在探究SPWM 技术的原理、发展历程及在实际应用中的优点和挑战。
一、SPWM技术的原理SPWM技术是一种通过调制信号的脉宽来控制功率开关器件的电力电子调制技术,其原理基于三相交流电源。
具体而言,SPWM技术涉及到对正弦波电源进行采样、比较、引出调制波等操作,最终生成宽度可调的PWM信号,用于控制功率开关器件的通断。
在SPWM技术中,生成一个矢量的宽度可以通过比较采样信号和调制信号来实现。
采样信号是正弦波电源经过采样转换后得到的“参照信号”,调制信号则是通过多种空间矢量变换技术得到的“控制信号”。
1. 采样:将三相电源的正弦波进行采样转换,得到由三个方向的“参照信号”。
2. 比较:将每个参照信号与对应的调制信号进行比较,得到每个周期内相应的PWM信号。
3. 引出调制波:通过正弦波调制,将参照信号转换成空间矢量,得到三个方向的“控制信号”。
4. 生成PWM信号:根据每个周期内相应的控制信号,生成宽度可调的PWM信号,用于控制功率开关器件的通断。
SPWM技术的发展历程可以追溯到上世纪70年代末,当时由于功率开关器件的普及,PWM技术成为电力电子调制技术的主流技术。
SPWM技术的发展缘起于对传统PWM技术中影响系统效率和精度的限制的挑战。
传统PWM技术在控制效率和精度上有着天然的限制,因此SPWM技术的出现实际是为了进一步提高系统的效率和精度。
在此基础上,SPWM技术一步步得到完善。
90年代初期,国外开始出现一些SPWM技术的研究成果,如空间矢量调制技术(SVM)、对称空间矢量调制技术(SSVM)等。
此后,国内也相继出现大量研究SPWM技术的文献。
一分钟搞明白PWM、SPWM、SVPWM1、什么是PWM?PWM是Pulse Width Modulation缩写,中文是脉冲宽度调制。
它是按一定规律改变脉冲序列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调制方式。
2、什么是SPWM?SPWM英文是Sinusoidal Pulse Width Modulation ,中文是正弦波脉宽调制,也即Sinusoidal PWM,可以理解为是在PWM的基础上用正弦波来调制合成的具有正弦波规律变化的方波。
3、什么是SVPWM?SVPWM是空间矢量脉宽调制,英文是Space Vector Pulse Width Modulation)。
它与SPWM的原理和来源有很大不同,但是却殊途同归。
可以这样理解,SVPWM是在SPWM的基础上增加三次谐波,或者说,SVPWM却可以看成由载波与有一定三次谐波含量(三次谐波在对称三相系统中抵消)的正弦基波调制而成,以提高电压利用率(SPWM直流电压利用率仅为86.6%)。
4、SVPWM特点是什么?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% 5、三种调制方式如何选择?简单来说,三种方式都可以使用。
一般来说,直接用PWM的场合较少,都是非常简单的应用情况下才会使用,因为控制简单,资源占用少。
而用SPWM足够满足大多数场合要求。
非要区分,那就是低频用SPWM多,高频用SVPWM的多,这里说的一般在30HZ以下用SPWM , 30HZ以上用SVPWM 。
对输出电压有较高要求的用SVPWM。
在实际工程应用中,可能会有几种方式同时使用。
本文只是入门级的介绍,让大家快速地建议一个感性的认识,更复杂部分,在后续文章中列出。
PWM、SPWM、SVPWM三种调制方式的相同点与不同点,你GET了吗?。
几种PWM控制方法PWM(脉宽调制)是一种广泛应用于电子设备中的控制方法,通过控制信号的脉冲宽度来改变电路或设备的输出功率。
以下是几种常见的PWM 控制方法:1.定频PWM控制定频PWM控制是一种简单而常见的PWM控制方法,通过将固定频率的脉冲信号与一个可变的占空比相乘来实现控制。
脉冲的高电平时间代表设备处于工作状态的时间比例,而低电平时间代表设备处于停止状态的时间比例。
定频PWM控制可通过调整脉冲的占空比来改变输出功率,但频率固定不变。
2.双边PWM控制双边PWM控制是一种可调节频率和占空比的PWM控制方法。
与定频PWM不同的是,双边PWM控制可以根据需求调整脉冲的频率和占空比。
通过改变脉冲的频率和占空比,可以获得较高的精度和更灵活的控制效果。
3.单脉冲宽度调制(SPWM)单脉冲宽度调制是一种通过调整脉冲宽度的PWM控制方法。
与常规PWM不同的是,SPWM控制中只有一个脉冲被发送,其宽度和位置可以根据需求进行调整。
SPWM控制常用于逆变器和交流驱动器等高精度要求的应用,可以实现比其他PWM控制方法更精确的波形控制。
4.多级PWM控制多级PWM控制是一种在多个层次上进行PWM调制的控制方法。
通过将一系列的PWM信号级联起来,每个PWM信号的频率和占空比不同,可以实现更高精度和更复杂的波形控制。
多级PWM控制常用于高性能电机驱动器、中央处理器(CPU)和功率放大器等需要高精度信号处理的应用。
5.空间矢量调制(SVPWM)空间矢量调制是一种通过调整电压矢量的方向和大小来实现PWM控制的方法。
SVPWM通过控制电压矢量之间的切换来生成输出波形,可以实现较高的电压和电流控制精度。
空间矢量调制常用于三相逆变器、电子制动器和无刷直流电机等高功率应用中,可以实现高质量的输出波形。
6.滑模PWM控制滑模PWM控制是一种通过添加滑模调节器来实现PWM控制的方法。
滑模调节器可以通过反馈控制来实现系统的快速响应和鲁棒性,从而实现更好的控制效果。
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。
空间矢量脉宽调制
空间矢量脉宽调制(SpaceVectorModulation,SVM)是当今理解与控制无刷直流电机的重要工具之一。
它以一种新的有效调整策略,在电机控制中得到了广泛的应用。
它利用矢量控制工具,对导通和断开的电路进行智能化控制,从而达到控制电机运行的最佳状态。
空间矢量调制(Space Vector Modulation)是一种新型的调制方式,它通过改变脉冲宽度来实现对电机输出电流和功率进行控制。
它使用一组空间矢量来表示可以控制的电流或功率,这些矢量分别与正弦函数的三分量对应。
当信号矢量改变时,输入的电流也会随之改变,从而实现对电机输出功率和电流的调整。
空间矢量调制的优点是能够提供出色的性能,它具有很高的动态性能和可靠性,能够很好的控制电机的运行。
它可以有效抑制良性谐波,从而减少噪声,提高系统的功率效率。
此外,它还具有对负载变化敏感性强的特点,能够自动调整电流,从而实现负荷变化时的良好运行状态。
空间矢量调制的缺点也不能忽视,它的计算量较大,需要先对空间矢量做复杂的运算,才能得到脉冲宽度的调节,而且运算时间也较长,而且在处理低速时,容易出现抖动现象,影响精度。
因此,空间矢量调节方式在电机控制中有其独特的优势,能够较好地控制电机的运行。
空间矢量调节是结合性能和可靠性、良好动态性和高效率的新型调节方式,应用领域越来越广。
未来,空间矢量调制技术将会得到更多的发展,并在未来的电机
控制中得到更多的应用。
它的应用领域将会越来越广泛,从而实现更出色的控制精度和节省更多的能耗。
SVPWM是什么(2012-05-09 15:41:55)转载▼SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)空间矢量脉宽调制,它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做切换,从而形成PWM波,以所形成的实际的磁链矢量来追踪其准确的磁链圆。
传统的SPWM是从电源的角度出发,以形成一个可调频调压的正弦波电源,而SVPWM 是将逆变系统和电机看成一个系统来考虑,模型比较简单,以便于微处理器实时控制。
实际上就是得用六个有效电压矢量以及两个零矢量及其作用时间,去逼近理想的连续的磁链圆。
特点:1.每个小区间内虽然有多次开关切换,但是每次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,比一般逆变器输出电压高15%,也就是说电压利用率高开环控制异步电机程序(基于TMS320LF2407A)的作为一个刚毕业的硕士软件工程师1.一个月的时间用于学习电机控制的基本理论(3.31-4.30)2.两周的时间实现SVPWM开环控制电机的正转,反转,加速,减速(5.1-5.16)开环SVPWM控制电机旋转的例程;===================================================================== =====*.include "F2407.h" ;the header file (包含头文件)该头文件是寄存器定义文件.def _c_int0,T1_INT,PINTA ;定义符号:在当前模块中定义,并可在其它模块中使用.sect ".vectors" ;定义自定义段矢量表INT0 B _c_int0 ; Reset Vector 其中B是关键字代表跳转的意思,B左边的也是关键字,是固定的有些地方,定义矢量表时的第一句是RSVECT B START,可能是不同的DSP支持不同的定义吧,朱苛说得也不是很清楚,该点存疑,B右边的是中断程序入口标识。
五段式SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)原理是在传统的电压调制基础上,引入一个滑窗,通过对窗口内电压幅值的调节,实现对输出电压波形的控制。
五段式SVPWM也被称为DPWM(Discontinuous PWM,不连续脉宽调制),因为它在一个开关周期内只插入了一个零矢量,导致PWM波形的不连续性。
五段式SVPWM的基本原理是将一个开关周期分为五个阶段,每个阶段对应不同的电压矢量。
通过合理地选择这些电压矢量和它们的作用时间,可以合成期望的输出电压矢量。
在五段式SVPWM中,通常使用两个相邻的有效电压矢量和两个零矢量来合成期望的输出电压矢量。
有效电压矢量位于电压空间矢量图的六边形顶点上,而零矢量位于六边形的中心点。
根据所需的输出电压矢量的位置和幅值,可以确定有效电压矢量的作用时间和顺序。
在五段式SVPWM的实现中,需要计算每个阶段的有效电压矢量的作用时间,并生成相应的PWM波形。
这些PWM波形将控制逆变器的开关管,从而合成期望的输出电压波形。
需要注意的是,五段式SVPWM由于在一个开关周期内只插入了一个零矢量,会导致相电压的谐波成分较高。
此外,不同扇区内对零矢量的不同选择会产生不同的DPWM变种,每个变种对开关管的损耗和谐波性能都会有所影响。
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。
svpwm过调制原理SVPWM过调制原理随着电力电子技术的发展,矢量控制成为交流电机控制中的重要方法之一。
在矢量控制中,SVPWM(空间矢量脉宽调制)是一种常用的调制技术。
本文将介绍SVPWM过调制的原理和应用。
一、SVPWM原理SVPWM是一种基于空间矢量理论的调制技术,它通过调节三相电压的幅值和相位来控制电机的输出。
其基本原理是将三相电压分解为两个正弦波电压和一个直流电压,通过改变正弦波电压的幅值和相位,可以实现对电机的精确控制。
SVPWM的过调制原理是在正常的SVPWM控制基础上,通过增大矢量图中的调制幅度,使得电机输出的电压和电流超过额定值,从而提高电机的输出功率。
具体来说,过调制就是在正常SVPWM的基础上,增加额外的矢量,使得电机的输出矢量可以超过正常范围。
这样一来,电机的输出功率可以得到进一步提升。
二、SVPWM过调制的实现SVPWM过调制的实现主要包括以下几个步骤:1. 选择合适的调制比率:调制比率是指过调制时额外矢量和基本矢量的比值。
通过合理选择调制比率,可以确保过调制时电机的输出电压和电流不超过额定值,从而保证系统的稳定运行。
2. 调整正弦波电压的幅值和相位:在正常SVPWM控制中,通过调整正弦波电压的幅值和相位来控制电机的输出。
在过调制中,通过增加矢量图中的额外矢量,调整正弦波电压的幅值和相位,使得电机的输出电压和电流超过额定值。
3. 监测电机的输出功率:在过调制过程中,需要实时监测电机的输出功率,确保电机的输出不会超过额定值。
如果输出功率超过额定值,需要及时调整调制比率或正弦波电压的幅值和相位。
三、SVPWM过调制的应用SVPWM过调制技术在电力电子领域有着广泛的应用。
主要体现在以下几个方面:1. 电机驱动:SVPWM过调制可以提高电机的输出功率,适用于需要提高电机性能的应用场合,如高速电机驱动、重载电机驱动等。
2. 变频器控制:SVPWM过调制可以提高变频器的输出功率,适用于变频器在高负载条件下的控制。
SvPWM波。
图4.14产生SVPWIVl波的整个框图4.4仿真结果与分析在前一节中,详细列出了实现SVPWM控制算法的各个子系统仿真框图及实时产生SVPWM波的整个仿真框图。
而在本节中将通过建立SVPWM逆变器供电下三相异步电动机开环变频调速系统仿真模型,对SVPWM的算法进行详细地仿真分析,同时对SVPWM逆变器供电下三相异步电动机开环变频调速系统动态性能进行仿真分析,并与SPWM逆变器供电下的系统动态性能进行比较。
4.4.1SVPWM逆变器供电下异步电动机变频调速系统仿真模型在SIMULINK电气系统模块库(SimPowerSystem)中有6个子模块:电源、基本元件、电力电子器件、电机连接、电机和测量模块库。
电气系统模块库中的Powerlib模块与常规SIMULINK模块有本质的区别,在仿真前的初始化过程中,需要把Powertib模块的系统转化为SIMULlNK能够仿真的等效系统,这些处理过程对用户是屏蔽的。
并且系统中若同时使用两种信号,需要采用中间接口模块,常规模块信号进入电气模块信号时,一般采用可控电压源或可控电流作为中间接口环节。
电气模块进入常规模块时,一般采用电压测量模块或电流测量模块作为中间接口环节。
直接从电机模块中调出三相异步电动机模块和异步电机测量模块,建立SVPWM逆变器供电下三相异步电动机开环变频调速系统仿真模型,42如图4.15所示。
图4.15SVPWM逆变器供电下异步电动机开环变频调速系统仿真模型4.4.2电压空问矢量脉宽调制(sⅥ·WM)算法仿真结果及分析4.4.2.1不同参考电压矢量吁输入下的仿真结果及分析电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)是用一定频率(』/正)和幅值(Td2)的等效时间三角波去调制3个输入时间丁岛1,z钿,z赢3。
由SVPWM的基本调制原理可知,SVPWM脉宽调制最大的线性调制范围为如图4.16所示的内切圆OM,即在内切圆0M内的电压空间矢量脉宽调制都是线性调制。
svpwm矢量作用时间计算SVPWM矢量作用时间计算SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)是一种在电力电子变换器中广泛应用的调制技术,它能够有效控制电力系统中的电压和电流的波形,从而实现对电力系统的精确控制。
在SVPWM中,矢量作用时间是一个重要的参数,它决定了输出电压的形状和频率。
本文将对SVPWM矢量作用时间的计算进行详细介绍。
在SVPWM中,矢量作用时间是指每个电压矢量的作用时间,它决定了输出电压的大小和相位。
SVPWM将三相电压转换为两个正弦波形式的矢量信号,通过控制这些矢量信号的作用时间和大小,可以实现对输出电压的精确控制。
我们需要确定电压矢量的大小和相位。
在SVPWM中,电压矢量通常由两个相邻的基本矢量组成,分别记为V1和V2。
这两个矢量的作用时间分别为Ta和Tb,矢量的大小可以通过三角函数计算得到。
接下来,我们需要确定每个基本矢量的作用时间。
在SVPWM中,基本矢量有六个,分别记为V1、V2、V3、V4、V5和V6。
这些基本矢量的作用时间可以通过对矢量的大小和相位进行插值计算得到。
假设V1和V2是相邻的基本矢量,它们的作用时间分别为Ta和Tb。
那么V1和V2之间的作用时间可以通过以下公式计算得到:T1 = (Ta + Tb) / 2类似地,我们可以计算出V2和V3之间、V3和V4之间、V4和V5之间、V5和V6之间以及V6和V1之间的作用时间。
我们需要确定每个矢量的作用时间。
在SVPWM中,每个矢量的作用时间可以通过对两个相邻基本矢量的作用时间进行插值计算得到。
假设V1和V2之间的作用时间为T1,V2和V3之间的作用时间为T2,那么V1和V3之间的作用时间可以通过以下公式计算得到:T13 = (T1 + T2) / 2类似地,我们可以计算出V1和V4之间、V1和V5之间、V1和V6之间、V2和V5之间、V2和V6之间、V3和V6之间、V3和V4之间、V4和V5之间以及V5和V6之间的作用时间。
空间矢量脉宽调制技术
空间矢量脉宽调制技术是一种广泛应用于通信领域的调制技术,它通过改变信号波形的脉宽来实现信息传输。
这种技术具有传输效率高、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于雷达、卫星通信、无线通信等领域。
空间矢量脉宽调制技术基于矢量信号的调制思想,将信息编码到信号的脉宽上。
通过调节脉宽的大小和持续时间,可以实现不同的信息传输效果。
与传统的调制技术相比,空间矢量脉宽调制技术在传输效率和抗干扰能力上有明显优势。
在雷达系统中,空间矢量脉宽调制技术可以实现目标的高分辨率探测和跟踪。
通过调节雷达信号的脉宽,可以实现对目标的精准测量,提高雷达系统的目标识别能力和跟踪精度。
在卫星通信系统中,空间矢量脉宽调制技术可以提高信号的传输效率和稳定性,保障卫星通信系统的可靠性和稳定性。
在无线通信领域,空间矢量脉宽调制技术也有着广泛的应用。
通过调节信号的脉宽,可以实现对不同数据量的传输需求,提高无线通信系统的传输效率和带宽利用率。
同时,空间矢量脉宽调制技术还可以提高信号的抗干扰能力,保障通信系统的稳定性和可靠性。
总的来说,空间矢量脉宽调制技术作为一种先进的调制技术,在通信领域有着广泛的应用前景。
它不仅可以提高传输效率和抗干扰能
力,还可以满足不同应用场景的需求,为通信系统的发展提供了新的技术支持。
随着通信技术的不断发展,空间矢量脉宽调制技术将会在未来发挥越来越重要的作用,推动通信领域的进步和发展。
svpwm原理
矢量脉宽调制(SVPWM)是一种用于控制交流电机的技术。
它的原理是通过调整电机的电压和频率,使得电机能够产生所需的转矩和速度。
SVPWM是一种高级的控制技术,可以提供更高的控制精度和效率。
SVPWM的基本原理是将三相交流电源的输出信号分解成两个相互垂直的矢量。
这两个矢量相互组合,形成一个旋转矢量,用于控制电机的转矩。
SVPWM根据控制系统输入的电机转矩和速度需求,计算出合适的电压和频率输出,以实现所需的电机性能。
SVPWM中的主要参数是矢量的幅值和相位。
根据所需的转矩和速度,控制系统会生成一个旋转矢量,指示所需的电机运行状态。
通过控制矢量幅值和相位,可以实现精确的转矩和速度控制。
SVPWM的实现需要使用一个特定的算法来计算电压和频率输出。
这个算法通常基于空间矢量调制(SVM)和三角函数的运算。
通过不断调整输出电压和频率,控制系统可以确保电机始终运行在所需的转矩和速度下。
SVPWM技术的优势在于它可以提供更高的控制精度和效率。
与传统的PWM控制相比,SVPWM可以更精确地控制电机的转矩和速度,并且可以提供更高的效率。
它还可以避免电机产生异步振荡和噪声,从而提供更平稳的运行。
总的来说,SVPWM是一种用于控制交流电机的高级技术。
它通过调整电压和频率,使得电机能够产生所需的转矩和速度。
SVPWM具有高控制精度和效率的优势,并可以提供平稳的运行。
svpwm计算方式SVPWM计算方式SVPWM,即Space Vector Pulse Width Modulation(空间矢量脉宽调制),是一种常用于交流电机驱动系统中的调制方式。
它通过控制电压矢量的方向和幅值,来实现对电机的精确控制。
在SVPWM计算方式中,通过对三相电压进行合理的分解和计算,可以得到最终的PWM信号,从而实现对电机的精确控制。
SVPWM的计算方式主要包括以下几个步骤:1. 坐标变换:将三相电压变换到静止坐标系(dq坐标系),即将三相电压分解为直轴电压(d轴电压)和交轴电压(q轴电压)。
这一步的目的是简化计算,使得接下来的计算更加方便。
2. 矢量分解:根据坐标变换得到的d轴电压和q轴电压,可以得到电压矢量的幅值和相位。
通常情况下,电压矢量的幅值为恒定值,相位为根据控制要求进行调整。
3. 矢量选择:根据控制要求,选择合适的电压矢量。
在SVPWM中,电压矢量通常有7种选择,分别为零矢量、正矢量和负矢量。
根据控制要求,选择合适的电压矢量。
4. 占空比计算:根据选择的电压矢量,计算占空比。
占空比表示PWM信号的高电平时间与周期时间的比值,通过调整占空比可以控制电机的转速和扭矩。
在SVPWM中,通过计算得到的占空比可以保证电机的转速和扭矩的精确控制。
5. PWM信号生成:根据计算得到的占空比,生成最终的PWM信号。
在SVPWM中,PWM信号一般由6个脉冲信号组成,分别对应电机的A、B、C三相。
通过调整PWM信号的占空比和频率,可以实现对电机的精确控制。
在实际应用中,SVPWM计算方式具有很高的精度和效率。
通过合理选择电压矢量和计算占空比,可以实现对电机的精确控制,同时还可以减小电机的功率损耗和噪音。
因此,SVPWM计算方式广泛应用于各种交流电机驱动系统中。
SVPWM计算方式是一种常用的交流电机调制方式,通过对三相电压的合理分解和计算,可以实现对电机的精确控制。
在实际应用中,SVPWM计算方式具有很高的精度和效率,可以满足各种电机控制的需求。
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。
空间⽮量脉宽调制(SVPWM)的开环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。
电压空间矢量脉宽调制技术的原理与特征分
析
收藏此信息打印该信息添加:袁登科陶生桂龚熙国来源:未知
1 引言
自从1964年德国a.schonung等学者率先提出了脉宽调制变频的思想—把通信系统的脉宽调制(pwm)技术应用于交流电气传动以来,至今已经出现了几十种不同的脉宽调制技术[1] [2]。
脉宽调制技术控制的逆变器可以输出比传统方波逆变器性能好得多的电压波形,但它们各自的着眼点不同、各次谐波分量不同、引起电机的谐波损耗不同、对中间回路电压的利用率不同。
其中电压空间矢量pwm技术中间直流回路电压的利用率较高、输出波形含有较少的谐波分量、引起的电流、转矩的脉动也较小,同时也非常有利于数字化实现,因此是非常有前途并且应用也非常广泛的一种pwm技术。
本文对该脉宽调制技术的数学基础、原理、几何特征以及不同的调制区域进行了详细的分析,有助于加深对该技术的理解和对该技术的改进。
2 电压空间矢量的概念
电压空间矢量的定义式为:
由于公式中出现了虚数单位j,所以上式电压矢量是用复数表示的。
可以求得其实部与虚部分别为:
根据其对应关系可以求出,采用电压矢量实部与虚部表示的三相电压为:
上面两式(2)与(3)也是在坐标变换中经常见到的3/2与2/3变换。
当使用电压矢量来表示三相电压时,则有:
式中的re{z}表示取复数z的实部。
一般情况下,三相电压均是时间的变量。
首先考虑某一时刻t=t0,那么此时电压矢量在空间内就是具有某一确定方向和长度的有向线段。
在不同时刻,它就对应着不同方向或长度的有向线段。
假定三相电压为正弦交流电,即
此时的电压空间矢量为:
可见此时的电压矢量的幅值是恒定的,与相电压峰值相等,而其幅角随时间线性增长,且速度为相电压电角频率。
这即是说电压矢量端点的轨迹在空间内是一个圆。
3 电压矢量的合成
目前交流传动系统中的向交流电机供电的逆变器大多数是电压型逆变器,下面首先分析一下两点式逆变器的电压空间矢量。
图1 两点式电压型逆变器主电路及其输出的电压矢理
如图1(a)所示,每相桥臂均有两个主管,它们不能同时导通。
采用180°导电型控制方案,并且使用分别表示t1、t3和t5的开关状态(1为开通,0为关断),而t2、t4
及t6的状态分别与相反。
这样,三个二进制位共有8种组合,表1为电力电子器件各种开关状态与相应各电压矢量的对照表。
以分别为110分析此时的电压矢量。
由于图1(a)中的t1、t2、t3导通,而t4、t5、t6关断,所以三相电压分别为(忽略器件压降):
此时的电压矢量为:
该电压矢量如图1(b)所示, 其幅值为,幅角为π/3。
同理分别计算出其它各电压矢量, 将其画在图1(b)中。
8个电压矢量中: u0与u7为零电压矢量; 其余6个为非零电压矢量,其幅值均为。
由于交流传动控制系统中的电压指令往往都是正弦电压,而逆变器仅能输出有限的几个电压矢量,为了解决这个矛盾,引入了通信中采用的调制技术。
现在常用的都是脉冲宽度调制技术(pulse width modulation, pwm),以便于充分利用逆变器的开关频率和线路滤波器的设计。
虽然电压型逆变器只能输出电压脉冲,但是调制技术使逆变器在输出基波电压的同时,只含有较少的谐波分量。
不同调制技术的区别在于各自的着眼点不同,谐波分量不同,引起的电流、转矩的脉动不同,引起的谐波损耗不同,具体实现过程中的难易程度不同,对中间回路电压的利用率不同等等[1][2][3][4]。
这里仅对空间电压矢量调制技术作以下分析。
根据电机学知识可以知道,一般都希望异步电动机工作在圆形定子磁链下,这样不仅电流的谐波较小,而且转矩的脉动也较小,这就是空间电压矢量调制技术(space vector pulse wi dth modulation, svpwm)的出发点。
由于定子绕组的磁链是其电压的积分,假定控制系统期望电机在t2的时间内工作在电压矢量下。
那么它产生的定子磁链增量为,于是希望逆变器输出的电压矢量在内也使电机产生相同的—这也称为伏秒积恒定原理。
在伏秒积恒定的前提下,有多种svpwm方案。
不同方案会影响到逆变器的开关频率、开关损耗、输出波形的对称性以及相应谐波分量的多少。
这里分析一下最为常见的一种。
图2 svpwm脉宽调制方法示意图
图2(a)采用两个相邻的电压矢量时间,其余时间由零电压矢量()来填充。
根据伏秒积恒定原理,则有:
这里的合成的电压矢量。
当然,还有下式成立:
式中的为零电压矢量的作用时间,且上式中的各时间量均为非负值。
4 合成电压矢量的几何特征
下面首先分析由上述两电压矢量可能合成的电压矢量的范围。
为不失一般性:
k为一个正的常数,且它们之间的夹角为δ(满足0°<δ<180°),如图2(a)所示。
由于余切函数在该区间是减函数,故θ是小于δ的。
这意味着,采用两电压矢量按上述方法合成的是位于两者之间的。
那么对于的幅值有限制吗?
此时,设角θ是一个定值,由式(8)知道,那么就不变了,为一个定值,设为q。
因
为,所以有。
根据式(5)可以得到:
而的最大值恰好就是图2(b)中线段oc的长度。
这即是说,由在某方向上合成的最大电压矢量的端点正好就在线段ab上。
综上可知,从几何关系上说,采用两个相邻电压矢量所能合成的等效电压矢量正好在由它们围成的三角形的内部和边缘上(图2(b)中的阴影部分)。
此外,还有如下结论:若的方向固定,那么就是一个定值。
此时,两电压矢量作用的总时间与期望合成的电压矢量的幅值成正比。
当期望合成的电压矢量达到最大时,t1+t2=tg也为最大。
5 svpwm的不同调制区
上面的结论是一般性的,下面对特例图2(a)中两点式逆变器的合成的电压矢量
就有了具体的结论。
这时有成立。
一方面θ的幅角在0°~60°之间;另一方面,由于
, 所以有:
图3 svpwm脉宽调制方法的几何特点
上式右侧为角度θ的函数,经三角函数运算得出其最小值,这从图3(a)中也可以看出来。
当m1超出相应的f(θ),那它就是不可实现的,或者说逆变器饱和。
对于θ在0°~360°的空间内均可实现的m1必须满足,这对应图3(b)中六边形的内切圆内部(以及圆本身)区域。
这个区域也即是svpwm的线性调制区域。
所以有:
变频技术中常用的调制比定义为:
在正弦调制spwm中,线性区域的最大调制比m=1。
而在电压空间矢量调制svpwm中,线性区最大调制比则为。
所以svpwm要比spwm可以更好地利用中间直流电压。
经上面的分析可知,应用图3(b)中电压矢量可以合成的电压矢量在正三角形oab 的内部,线性调制区域是在60°扇形内部,其余部分即图中的阴影部分就是非线性调制区。
线性调制区内,逆变器输出电压基波分量随着m线性变化; 并且此时谐波分量也很少。
而在非线性调制区,逆变器输出电压基波分量随着m的增大只有小幅度的增加,最大时(方波
工况下)为m=4/π=1.2732; 这个区域内,逆变器输出电压含有较大的谐波分量,所以它一般多在传动系统控制过程中当交流电机需要较大电压时才使用。
文献[1]给出了一种方法:对于期望的m(1.1547<m<1.2732),首先对其进行预处理,得到m*,然后采用上述的svpwm进行调制,可以使逆变器输出具有m调制比的三相电压。
6 结束语
本文着重在对电压空间矢量的概念进行数学上的分析,并且基于变频调速中常用的电压空间矢量脉宽调制技术基础,详细分析了该技术的几何特征,同时重点指出了两电平电压型逆变器电压空间矢量脉宽调制技术的特征及其不同的调制区域,以便能够加深对该脉宽调制技术的理解与本质的认识。
参考文献
[1] (美)比马尔k.博斯.现代电力电子学与交流传动. 合肥:机械工业出版社,2003
[2] 吴安顺. 最新实用交流调速系统. 北京:机械工业出版社,1998
[3] 刘凤君. 正弦波逆变器. 北京:科学出版社,2002
[4] dae-woong chung, joohn-sheok kim, seung-ki sul. unified voltage modulation tec hnique for real-time three-phase power conversion. ieee trans. on ia, 1998,34(2):37 4~381。