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。
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_b
V_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_ac
3.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_e
T1=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。
第２９卷第２期 ２００７年４月 宜春学院学报（自然科学） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙｉｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ｓｏｃｉａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２００７
电压空间矢量脉宽调制的算法仿真实现
江风云 ・
（１．南昌大学，江西 南昌 ３３００４７；２．宜春学院，江西 宜春３３６０００）
摘要：详细分析了ＳＶＰＷＭ原理，介绍了ＳＶＰＷＭ的产生过程，利用ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ实现了ＳＶＰｗＭ
关键词：电压空间矢量脉宽调制；ＳＰＷＭ；ＭＡＴＬＡＢ；仿真
中图分类号：ＴＭＩ３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—３８０Ｘ（２００７）０２—００６２—０２
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｊｉａｎｇ Ｆｅｎｇ—Ｙｕｎ’’
（１．ＮａｎＣｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＮａｎＣｈａｎｇ ３３００４７ Ｃｈｉｎａ；２．Ｙｗｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓ￣ｙ，ｙｉｃｈｕｎ ３３６０００ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＳＶＰＷＭ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ Ｖｅｎ ｏｕｔ，ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ，ａｃｌｄｅＶｅｄ ＳＶＰ－
ＷＭ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｔａｇｅ ｓｐａｃｅ ｖｅｃｔｏｒ；ＳＰＷＭ；ＭＡＴＬＡＢ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
传统的ＳＰＷＭ控制技术主要着眼于使逆变器输出电压
尽量接近正弦波，对电流波形一般只能采取间接控制．而
在实际应用中，异步电机需要输入电流尽量接近正弦波，
从而在空间上形成圆形旋转磁场，产生稳定的电磁转矩．
如果对准这一目标，按照跟踪圆形磁场来控制ＰＷＭ电压， 那么控制效果就会更直接；这就是“磁链跟踪控制”的基
本思想．磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以
这种方法又称“电压空间矢量调制”，即ＳＶＰＷＭ．ＳＶＰＷＭ
电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法仿真实现及分析①
田亚菲,何继爱,黄智武
(兰州大学信息学院,兰州730000)
摘要:在MATLAB6.5SIMULINK环境下对SVPWM的数字化实现作仿真,针对不同的输入参考信号,对得
到不同的调制信号和输出线电压作比较分析。
关键词:空间矢量脉宽调制;正弦脉宽调制;仿真;调制
中图分类号:TM301.2;TP276 文献标识码:A 文章编号:100328930(2004)0420068204
SimulationandAnalyzationofSpaceVectorPWM
TIANYa2fei,HEJi2ai,HUANGZhi2wu
(InstituteofInformation,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China)
Abstract:ThealgorithmofspacevectorpulsewidthmodulationwassimulatedinMATLAB6.5
SIMULINK.Withthedifferentinputreferencesignals,thedifferentmodulationsignalsandtheoutputline2
voltagewerecomparedandanalyzedindetails.
Keywords:SVPWM;SPWM;simulink;modulation
1 引言
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。其原理就是利用逆变
器各桥臂开关控制信号的不同组合,使逆变器的输
出电压空间矢量的运行轨迹尽可能接近圆形。空间
矢量脉宽调制技术,不仅使得电机脉动降低,电流
波形畸变减小,而且与常规正弦脉宽调制
(SPWM)技术相比,直流电压利用率有很大提高,
并更易于数字化实现。
目前有关SVPWM的文献较多,大部分将输
入参考信号Vref作为调制信号来分析处理[1,2]。本
南昌大学硕士学位论文
摘要
随着全控型快速半导体自开关器件和智能型高速微控制芯片的发展，数字
化ＰＷＭ成为ＰＷＭ控制技术发展的趋势。但是传统的ＳＰＷＭ法比较适合模拟电路实现，不适应于现代电力电子技术数字化的发展趋势。电压空间矢量脉宽调
制（Ｓｐａｃｅ－Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，简称ＳＶＰＷＭ）控制技术是一种优化了的
ＰＷＭ控制技术，和传统的ＳＰＷＭ法相比，不但具有直流利用率高（比传统的ＳＰＷＭ法提高了１５．４７％），输出谐波少，控制方法简单等优点，而且易于实现数
字化。 本文首先对脉宽调制技术的发展现状进行了综述，在此基础上分析了电压空
间矢量脉宽调制技术的发展现状；接着对空间电压矢量脉宽调制技术（（ＳＶＰＷＭ）
的基本原理进行了详细的分析和推导，ＳＶＰＷＭ是基于磁链追踪的思想，它以三
相对称正弦波电压供电下三相对称电动机定子理想磁链圆为基准，由三相逆变器
不同开关模式下所形成的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆的，在追踪的过程中，
逆变器的开关模式作适当的切换，从而形成ＰＷＭ波；然后详细分析了电压空间
矢量脉宽调制技术的调制波，虽然ＳＶＰＷＭ法的调制波是隐含的，但是为了揭
示ＳＶＰＷＭ法与ＳＰＷＭ法的内在联系，需要求出ＳＶＰＷＭ在Ａ－Ｂ－Ｃ坐标系上的
等效调制波，也就是将ＳＶＰＷＭ的隐含调制波显化；ＳＶＰＷＭ实质是一种基于空
间矢量在三相正弦波中注入了零序分量的调制波进行规则采样的一种变形
ＳＰＷＭ． 文章还详细分析了ＳＶＰＷＭ法的基本调制方式，在前人研究的基础上对现
有的ＳＶＰＷＭ控制算法进行了一些改进，重点分析了过调制和扇区过渡两种特
殊情况下的控制算法。利用ＭＡＴＬＡＢ６．５软件中的动态仿真工具ＳＩＭＵＬＩＮＫ对
改进之后的控制算法进行了动态仿真，通过仿真分析验证了改进后控制算法的正确性。在此基础上，建立了ＳＶＰＷＭ逆变器供电下异步电动机开环变频调速系
统动态仿真模型，详细分析了该情况下系统的动态性能，并与传统ＳＰ ＷＭ逆变器供电下异步电机开环变频调速系统的动态性能进行了比较，ＳＶＰＷＭ逆变器供
