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第六章 交流异步电动机变压变频调速系统本章主要问题：1． 在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？2． 交-直-交电压源型变频器调压、调频的有哪几种电路结构,并说明各种电压结构的优缺点。
3． SPWM 控制的思想是什么?4． 什么是1800导通型变频器？什么是1200导通型变频器？ 5． 电压、频率协调控制有几种控制方式，各有哪些特点？6． 在转速开环恒压频比控制系统中，绝对值单元GAB 的作用？函数发生器GFC 的作用？如何控制转速正反转。
7． 总结恒11U 、恒1ωg E 、恒1ωr E 三种控制方式的特点。
————————————————————————————————————————§6-1 交流调速的基本类型要求：掌握交流调速哪几种基本类型有以及各种调速方法的特点。
目的：能根据不同应用场合选择出相应的调速方式。
重点、难点：变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 主要内容（交流调速的基本类型、变频调速的基本要求）思考： 1. 交流异步电动机调速的方式有哪几种？并写出各方式的优缺点？2. 在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？教学设计：交流调速的基本类型采用多媒体课件讲授，用大量的实例，说明几种类型的应用场合。
复习感应电动机转速表达式：)1(60)1(10s n f s n n p-=-=异步电动机调速方法：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧型变频调速：绕线式、笼：绕线式串级调速（转差电压）电磁转差离合器调转子电阻：绕线式、调压（定子电压）变转差率调速变极调速：笼型异步机异步电动机§6-2 变频调速的构成及基本要求目的、教学要求：掌握变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 重点、难点：变频调速时基频以下和基频以上调速的特点 主要内容（变频调速的基本要求）思考：在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定？教学设计：教师从交流异步电动机的结构、工作原理出发，利用多媒体课件讲解。
图6-23 电流滞环跟踪控制时的电流波形a) 电流波形b) 电压波形图6-25 电压空间矢量定义三个定子电压空间矢量A0u ，B0u ，C0u ，使它们的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时间按正弦规律脉动，时间相位互相错开的角度也是°。
三相定子电压空间矢量的合成空间矢量s u 是一个旋转的空间矢量，它的幅倍，当电源频率不变时，为电气角速度作恒速旋转。
当某一相电压为最大值时，合成电压矢量在该相的轴线上。
合成空间矢量C0B0A0s u u u u ++=可以定义定子电流和磁链的空间矢量s I 和s Ψ。
电压与磁链空间矢量的关系用合成空间矢量表示的定子电压方程式：R s u =很低时，定子电阻压降所占的成分很小，可忽略不计，则定子合成电压与合成磁链dtd sΨ或⎰≈dt s s u Ψ。
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，以恒速旋转，磁链矢量顶端的运动轨迹呈圆形（称为磁链圆）。
6-26 旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场种工作状态，6种工作状态是有效的，因为逆变器这时并没有输出电压，称为“零矢量”对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中3/π时刻就切换一次工作状态（即换相）刻内则保持不变。
随着逆变器工作状态的切换，电压空间矢量的幅值不变，而相位直到一个周期结束。
在一个周期中6形成一个封闭的正六边形，如图6-28所示。
由电压空间矢量运动所形成的正六边形轨迹也可以看作是异步电动机定子磁设定子磁链空间矢量为1Ψ，在第一个3π期间，施加的电压空间矢量为内，产生一个增量依此类推，可以写成 Ψ∆的通式，i Ψ的方向决定于所施加的电压图6-31 逼近圆形时的磁链增量轨迹表示由电压空间矢量1u 和2u 的线性组合构成新的电压矢量θθsin cos s j u + 中，1t 处于1u ，2t 处于2u ，s u 与矢量图6-32 电压空间矢量的线性组合用相电压表示合成电压空间矢量的定义，把相电压的时间函数和空间相位分开γ20)(j C e t u ，︒=120γ，当各功率开关处于不同状态时，线电压可取值为⎢⎢⎣⎡ ⎝⎛+=⎥⎥⎦⎤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎦⎤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=010230201322321t T t U j e T t T t U e U d j d j d ππd U T t ⎪⎪⎭⎫022，s sin =θu d θsin ， 由旋转磁场所需的频率决定，0T 与21t t +未必相等，来填补。
变频调速的基本控制方式与基准电压、基准频率的关系一、变频器中的电压与频率的关系异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，根据公式E1=4.44f1N1 ①m可知，那么磁通相应增大，导致磁回路饱和。
现在铁心的饱和磁密一般选取18000GS简单的说，电流增加到一个点而铁芯的磁通却不增加了，这个点就是饱和点，这个现象就是饱和，见图1。
饱和会导致激磁电流增大，铁芯发热，严重时将烧96转比由的ifi代即线对比情况毁电机。
因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。
这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。
频率f下降时，电压V也成比例下降，这个问题已说明V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置（ROM中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择。
频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生的转矩有减小的倾向。
因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些，以便获得一定的起动转矩，这种补偿称增强起动。
可以采用各种方法实现，有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法。
由于通用变频器一般采用V/f控制，即变压变频（VVVF方式调速，因此，变频器在使用前正确的设定其压频比，对保证变频器的正常工作至关重要。
变频器的压频比由变频器的基准电压与基准频率两项功能参数的比值决定，即基准电压/基准频率二压频比。
基准电压与基准频率参数的设定，不仅与电动机的额定电压与额定频率有关（电机的压频比为电机的额定电压与额定频率之比），而且还必须考虑负载的机械特性。
对于普通异步电机在一般调速应用时，其基准电压与基准频率按出厂值设定（基准电压380V,基准频率50HZ，即满足使用要求。
但对于某些行业使用的较特殊的电机，就必须根据实际情况重新设定基准电压与基准频率的参数。
PWM型变频器的基本控制方式通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。
异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。
PWM型变频器一般采用电压型逆变器。
根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。
(1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。
中间环节是滤波电容器。
图2-3 变幅PWM型变频器晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。
逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。
图3-4所示是另一种直流电压可调的PWM变频电路。
它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。
分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。
图2-4 利用斩波器的变频电路图以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。
另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。
(2)恒幅PWM型变频器恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。
逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。
此系统是目前使用较普遍的一种变频系统，其主电路简单，只要配上简单的控制电路即可。
它具有下列主要优点：1）简化了主电路和控制电路的结构。
变频器的控制方式及合理选用1.变频器的控制方式低压通用变频器输出电压在380~650V，输出功率在0.75~400KW，工作频率在0~400HZ，它的主电路都采用交-直-交电路。
其控制方式经历以下四代。
（1）第一代以U/f=C，正弦脉宽调制（SPWM）控制方式。
其特点是：控制电路结构简单、成本较低，但系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。
（2）第二代以电压空间矢量（磁通轨迹法），又称SPWM控制方式。
他是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形。
以内切多边形逼近圆的方式而进行控制的。
经实践使用后又有所改进：引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流成闭环，以提高动态的精度和稳定度。
但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。
（3）第三代以矢量控制（磁场定向法）又称VC控制。
其实质是将交流电动机等效直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。
通过控制转子磁链，以转子磁通定向，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
然而转子磁链难以准确观测，以及矢量变换的复杂性，实际效果不如理想的好。
（4）第四代以直接转矩控制，又称DTC控制。
其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。
具体方法是：a.控制定子磁链——引入定子磁链观测器，实现无速度传感器方式；b.自动识别（ID）——依靠精确的电机数学模型，对电机参数自动识别；c.算出实际值——对定子阻抗、互感、磁饱和因素、惯量等算出实际的转矩、定子磁链、转子速度进行实时控制；d.实现Band-Band 控制——按磁链和转矩的Band-Band 控制产生PWM信号，对逆变器开关状态进行控制；e.具有快速的转矩响应（〈2ms），很高的速度精度（±2%，无PG反馈），高转矩精度（〈±3%）；f.具有较高的起动转矩及高转矩精度，尤其在低速时（包括0速度时）,可输出150% ~200%转矩。
变压变频控制的原理和应用1. 引言变压变频控制是一种广泛应用于电力系统和工业领域的控制技术，通过调整电压和频率来实现对电机的精确控制。
本文将介绍变压变频控制的基本原理和常见应用。
2. 变压变频控制的基本原理变压变频控制实际上是通过改变电源电压的大小和频率来控制电机的转速和扭矩。
其基本原理如下：•步骤1: 变频器接收来自控制系统的指令，根据要求的转速和扭矩输出相应的频率和电压调制信号。
•步骤2: 变频器将调制信号转换为高频脉冲信号，并经过滤波电路得到纯正弦信号。
•步骤3: 变频器将纯正弦信号通过功率变换电路转换为对应的电压和频率，并输出给电机。
电机的转速和扭矩随着电压和频率的改变而改变。
3. 变压变频控制的应用领域变压变频控制广泛应用于以下几个领域：3.1 工业生产•制造业：变压变频控制可以应用于各种生产流水线上的电机控制，例如搬运设备、压力机、冲床等。
•化工行业：变压变频控制用于控制搅拌设备、泵、风机等，实现生产过程的精确控制。
•矿山行业：变压变频控制可应用于矿山机械设备，如输送带、破碎机、磨机等，提供更稳定的运行和更高的能效。
3.2 公共设施•水泵站：变压变频控制可以根据水负荷实时调整水泵的转速和扭矩，以达到节能和保护设备的目的。
•中央空调系统：变压变频控制可以根据室内温度和需求调整空调的制冷和制热能力，提供舒适的室内环境。
•电梯系统：变压变频控制用于电梯的驱动系统，实现平滑的加速和减速，提高乘坐舒适度。
3.3 新能源领域•风力发电：变压变频控制可应用于风力发电机组的发电机控制和整机控制，提高风电系统的效率。
•太阳能发电：变压变频控制可以优化太阳能发电系统的电力输出，实现最大功率追踪。
3.4 其他应用领域•汽车行业：变压变频控制用于车辆电动驱动系统，提供动力输出和驱动控制。
•农业领域：变压变频控制可用于农业机械设备的电机控制，如灌溉设备、拖拉机等。
4. 变压变频控制的优势变压变频控制相比传统的电阻、调速齿轮、伺服等控制方法具有以下优势：•节能：通过调整电压和频率，可以根据实际负荷需求合理控制电机的运行，实现能源的高效利用。
变压变频调速的基本原理变压变频调速是一种常见的电动机调速方法，它通过改变电源电压和频率来实现电动机的调速控制。
其基本原理主要包括变压器调压和变频器调频两个方面。
一、变压器调压原理变压器调压是通过改变输入电压的大小，从而改变电动机的电压，进而控制电动机的转速。
其原理如下：1.输入电源：变压变频调速系统的输入电源是交流电，通常为三相交流电。
输入电源的额定电压决定了电动机的额定转速。
2.变压器：变压器是连接在电源和电动机之间的关键设备，用于改变输入电压的大小。
根据需求，可以将输入电源的电压调节到合适的范围，以适应电机的调速要求。
3.电源电压调节：通过调节变压器的变比，可以改变输入电源的电压大小。
通常情况下，变压器采用多个可调的分接头，通过切换不同的分接头可以实现不同的电源电压输出，从而调节电动机的转速。
二、变频器调频原理变频器调频是通过改变输入电源波形的频率，从而改变电动机的转速。
其原理如下：1.输入电源：与变压器调压相同，变频器调频的输入电源也是交流电，通常为三相交流电。
2.整流器和滤波器：输入电源的交流电信号首先需要经过整流器和滤波器进行处理，将其转换成直流信号，以供后续的逆变器使用。
3.逆变器：逆变器是整个变频器调频系统的核心部分，其功能是将直流信号转换为可调节频率的交流信号。
逆变器采用高频开关技术，通过控制开关管的开关频率和占空比，可以实现输出信号的频率和幅值的调节。
4.控制器：控制器是变频器调频系统的智能控制部分，通过采集电动机的转速和负载信息，根据预设的调速曲线和调速要求，控制逆变器输出的频率和幅值，从而精确控制电动机的转速。
三、变压变频调速的特点及优势1.广泛适用性：变压变频调速系统适用于不同类型的电动机，包括交流异步电动机、直流电动机等，具有很强的通用性。
2.范围广泛：透过变压变频调速系统，可以实现电动机的大范围调速，将电动机的转速调节在较宽的转速范围内，满足不同工况下的需求。
3.稳定性高：采用变压变频调速系统，可以实现精确的转速控制，对于恒定转矩和变负载的应用场合，具有良好的稳定性和可靠性。
变频变压调速原理
变频变压调速原理是通过变频器改变电源的频率，从而改变电动机的转速，实现调速的一种技术。
其基本原理如下：
1. 变频器工作原理：变频器是一种能够改变电源频率的电子设备，它接收固定频率的输入电源，通过内部的电子元件将输入电源的频率进行调整，输出变频的电源给电动机驱动。
2. 变压器工作原理：电机直接接在变压器的二次侧，变频器通过改变变压器的高压侧电压来实现对电机的调速。
变频器控制电压的大小，同时电流也会相应改变，可以实现电机的加速、减速以及定速的调节。
3. 调速实现原理：通过调整电源的输出频率和电压来改变电动机的速度。
当输入频率增加时，电动机的转速也会随之增加；相反，频率降低时，电机的转速也会减慢。
同时，调整输出电压的大小也能改变电机的转速。
4. 控制方式：变频器可以通过开环控制和闭环控制两种方式实现调速。
开环控制是指变频器直接根据设定的频率输出电源，不对电机的实际转速进行监控和反馈；闭环控制则需要通过传感器获取电机实际的转速，并反馈给变频器，使其能够实时调整输出频率和电压，实现精确的调速。
总结起来，变频变压调速原理通过改变电源的频率和电压来改变电动机的转速，从而实现对电机的调速控制。
这种调速方式
具有调节范围广、转矩大、效率高等优点，广泛应用于各种需要变速调节的场合。
变压变频调速的基本原理变压变频调速是利用变压器和变频器来控制电动机的转速。
它的基本原理是通过改变电动机的供电电压和频率来实现转速的调节。
在工业生产中，电动机的转速通常需要根据实际生产需求进行调节，采用变压变频调速技术可以实现精准的转速控制，提高设备的运行效率，降低能耗和维护成本。
一、变压变频调速的基本原理变压变频调速是利用变压器和变频器联合控制电动机的转速。
其中变压器用来调节电动机的供电电压，而变频器则用来调节电动机的供电频率。
通过改变电动机的供电电压和频率，可以实现电动机转速的精准调节。
变压变频调速技术通常应用于工业生产中，用来控制各种类型的电动机，如交流电动机和直流电动机等。
1.变压器变压变频调速中的变压器主要用来调节电动机的供电电压。
在电动机的运行过程中，通过改变变压器的输出电压可以实现对电动机转速的调节。
调整变压器的输出电压可以更改电动机的输入功率，从而控制电动机的转速。
变压器通过调整变压比例来实现对电动机供电电压的调节，从而实现变压变频调速的目的。
2.变频器变频器是变压变频调速系统中的核心部件，主要用来控制电动机的供电频率。
通过改变变频器的输出频率可以实现对电动机转速的调节。
变频器通过调整输出电压和频率的波形来改变电动机的输入功率，从而控制电动机的转速。
变频器具有精准的频率调节能力，可以实现对电动机转速的精确控制，适用于各种工业应用场合。
二、变压变频调速的工作原理变压变频调速系统以电网为主要供电来源，通过变压器和变频器对电动机进行供电控制。
具体的工作流程如下：1.电网供电变压变频调速系统首先接收来自电网的交流电能，这部分电能被送入变压器。
2.变压器调节电压变压器将来自电网的交流电能进行调节，输出适当的电压供给电动机，调节电压可以实现对电动机转速的控制。
3.变频器调节频率变压变频调速系统通过变频器调节输出电压和频率的波形，从而改变电动机的输入功率，实现对电动机转速的控制。
4.实现转速调节通过变压变频调速系统的调节，可以实现对电动机转速的精确控制，使电动机运行在最佳状态，适应不同的生产需求。
变压变频调速的基本原理变压变频调速技术是一种通过改变电机的供电电压和频率来实现电机转速调节的方法。
这种调速方法被广泛应用于工业生产领域，能够实现电机的平稳启动、精确调速和高效运行，同时还能够减少能耗和延长设备的使用寿命。
在本文中，将详细介绍变压变频调速技术的基本原理、工作过程和应用场景。
一、基本原理1.变压变频调速的基本原理是通过改变电机的供电电压和频率来实现电机的转速调节。
在传统的电机调速系统中，通常采用调压式或调频式的调速方式。
调压式调速是通过改变电机的供电电压来控制电机的转速，而调频式调速则是通过改变电机的供电频率来实现电机调速。
而变压变频调速技术则是将调压和调频两种方式结合起来，通过改变电机的供电电压和频率来实现电机的精确调速。
2.在变压变频调速系统中，通常会配备一台变频器，用来控制电机的供电电压和频率。
变频器是一种能够将输入电压和频率转换为可调的输出电压和频率的电子设备，通过改变变频器的输出参数来实现对电机的调速。
通常情况下，变频器会根据电机的实际运行状态和需要的转速来自动调整输出电压和频率，以确保电机能够稳定、精确地运行。
3.除了变频器外，变压变频调速系统还会配备一台变压器，用来控制电机的供电电压。
变压器是一种能够改变输入电压的变压装置，通过改变变压器的输出电压来实现对电机供电电压的调节。
在变压变频调速系统中，变压器通常会和变频器一起配合使用，通过同时调节电压和频率来实现对电机的精确调速。
二、工作过程1.变压变频调速系统的工作过程可以分为三个步骤：输入电压和频率转换、变频器控制和电机转速调节。
首先，当电机开始运行时，输入的电压和频率会经过变压器和变频器的处理，转换为可调的输出电压和频率。
然后，变频器会根据电机的实际运行状态和需要的转速来自动调整输出电压和频率，以确保电机能够稳定、精确地运行。
最后，电机会根据变频器的控制信号来调整自身的转速，实现电机的精确调速。
2.在变压变频调速系统中，变频器是起到关键作用的设备。
教案6.4 变压变频调速系统中的脉宽调制（PWM）技术6.4.1 正弦波脉宽调制（SPWM）技术以正弦波作为作为调制波（Modulation wave），以频率比调制波高得多的等腰三角波作为载波（Carrier wave），由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波。
按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。
这种调制方法称作正弦波脉宽调制（Sinusoidal pulse width modulation，简称SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。
6.4.3 电流滞环跟踪PWM（CHBPWM）控制技术若能对电流实行闭环控制，以保证其正弦波形，显然将比电压开环控制能够获得更好的性能。
常用的一种电流闭环控制方法是电流滞环跟踪PWM（CHBPWM，Current Hysteresis Band PWM）控制，具有电流滞环跟踪PWM控制的PWM变压变频器的控制原理图示于图6-22。
-iV--iVVVV+Ui*U4+iVi*V+Wi*W1632V5UdU V WVT1VT4VT6VT2VT3VT5图6-22三相电流跟踪型PWM逆变电路采用电流滞环跟踪控制时，变压变频器的电流波形与PWM电压波形示于图6-23，输出电流ai与给定值*ai之间的偏差保持在h范围内，在正弦波*ai上下作锯齿状变化。
图6-23 电流滞环跟踪控制时的电流波形a) 电流波形b) 电压波形6.4.4 电压空间矢量PWM （SVPWM ）控制技术（或称磁链跟踪控制技术）把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作，这种控制方法称作“磁链跟踪控制”，磁链的轨迹是交替使用不同的电压空间矢量得到的，所以又称“电压空间矢量PWM （SVPWM ，Space Vector PWM ）控制”。
1. 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，分析时常用时间相量来表示，但如果考虑到它们所在绕组的空间位置，也可以定义为空间矢量，在图6-25。
图6-25 电压空间矢量定义三个定子电压空间矢量A0u ，B0u ，C0u ，使它们的方向始终处于各相绕组的轴线上，而大小则随时间按正弦规律脉动，时间相位互相错开的角度也是120°。
三相定子电压空间矢量的合成空间矢量s u 是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，是每相电压值的3/2倍，当电源频率不变时，合成空间矢量s u 以电源角频率1ω为电气角速度作恒速旋转。
当某一相电压为最大值时，合成电压矢量s u 就落在该相的轴线上。
合成空间矢量C0B0A0s u u u u ++=。
与定子电压空间矢量相仿，可以定义定子电流和磁链的空间矢量s I 和s Ψ。
2. 电压与磁链空间矢量的关系用合成空间矢量表示的定子电压方程式：dtd R ss s s ΨI u +=，当电动机转速不是很低时，定子电阻压降所占的成分很小，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dtd ss Ψu ≈或⎰≈dt s s u Ψ。
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（称为磁链圆）。
这样的定子磁链旋转矢量可表示为t j m s e 1Ψω≈Ψ。
可得)2(11111)(πωωωωω+==≈t j m t j m t j m e Ψe Ψj e Ψdtd s u ，当磁链幅值m ψ一定时，su 的大小与1ω（或供电电压频率1f ）成正比，其方向则与磁链矢量s Ψ正交，即磁链圆的切线方向，如图6-26所示。
当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动π2弧度，其轨迹与磁链圆重合。
这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。
图6-26 旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹3. 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场功率开关器件共有8种工作状态，6种工作状态是有效的，2个状态是无效的，因为逆变器这时并没有输出电压，称为“零矢量”。
对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中6种有效的工作状态各出现一次。
逆变器每隔3/6/2ππ=时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这3π时刻内则保持不变。
随着逆变器工作状态的切换，电压空间矢量的幅值不变，而相位每次旋转3π，直到一个周期结束。
在一个周期中6个电压空间矢量共转过π2弧度，形成一个封闭的正六边形，如图6-28所示。
由电压空间矢量运动所形成的正六边形轨迹也可以看作是异步电动机定子磁链矢量端点的运动轨迹。
设定子磁链空间矢量为1Ψ，在第一个3π期间，施加的电压空间矢量为1u ，在3π所对应的时间t ∆内，产生一个增量t ∆=∆11u Ψ，得到新的磁链ΨΨΨ2∆+=1，依此类推，可以写成 Ψ∆的通式，i i t Ψu ∆=∆，i i Ψ ΨΨ1i ∆+=+，6,2,1 =i 。
磁链增量i ΨΔ的方向决定于所施加的电压i u ，其幅值则正比于施加电压的时间t ∆。
u 1u 2u 3u 4u 5u 6u 7u 8图6-28 正六边形电压空间矢量4. 电压空间矢量的线性组合与SVPWM 控制如果交流电动机由六拍阶梯波逆变器供电，磁链轨迹便是六边形的旋转磁场，这显然不象在正弦波供电时所产生的圆形旋转磁场那样能使电动机获得匀速运行。
想获得更多边形或逼近圆形的旋转磁场，就必须在每一个3π期间内出现多个工作状态，以形成更多的相位不同的电压空间矢量。
PWM 控制可以适应上述要求，问题是，怎样控制PWM 的开关时间才能逼近圆形旋转磁场。
提出过多种实现方法，例如线性组合法，三段逼近法，比较判断法等等。
图6-31绘出了逼近圆形时的磁链矢量轨迹。
要逼近圆形，可以增加切换次数，设想磁链增量由11Δ Ψ，12Δ Ψ，13Δ Ψ，14Δ Ψ 4段组成，每段施加的电压空间矢量的相位都不一样，可以用基本电压矢量线性组合的方法获得。
图6-31 逼近圆形时的磁链增量轨迹图6-32表示由电压空间矢量1u 和2u 的线性组合构成新的电压矢量s u ，θθsin cos 202101s s s j T tT t u u u u u +=+=在换相周期时间0T 中，1t 处于1u ，2t 处于2u ，s u 与矢量1u 的夹角θ就是这个新矢量的相位。
图6-32 电压空间矢量的线性组合用相电压表示合成电压空间矢量的定义，把相电压的时间函数和空间相位分开写，得γγ2000)()()(j C j B A s e t e t t u u u u ++=，︒=120γ。
用线电压表示γj BC AB s e t t --=)()(u u u ，当各功率开关处于不同状态时，线电压可取值为d U 、0或d U -，得⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=02020102010201302013020123223213sin 3cos T t j T t T t U j T t T t U j T t T t U e T t T t U e U T tU T t d d d j d j d d s ππππu 则ds U T t T t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=02012cos θu ，d s U T t 0223sin =θu ，解得d s d s U U T t θθsin 31cos 01u u ⋅-=， ds U T t θsin 3202u ⋅=。
0T 由旋转磁场所需的频率决定，0T 与21t t +未必相等，其间隙时间可用零矢量7u 或8u 来填补。
为了减少功率器件的开关次数，使7u 和8u 各占一半时间，0)(2121087≥--==t t T t t 。
把逆变器的一个工作周期用6个电压空间矢量划分成6个区域，称为扇区（Sector ），如图所示的Ⅰ、Ⅱ、……Ⅵ，每个扇区对应的时间均为3π。
在六拍逆变器中一个扇区仅包含两个开关工作状态，实现SVPWM 控制就是要把每一扇区再分成若干个对应于时间0T 的小区间。
按照上述方法插入若干个线性组合的新电压空间矢量s u ，以获得优于正六边形的多边形（逼近圆形）旋转磁场。
每一个0T 相当于PWM 电压波形中的一个脉冲波，包含1t ，2t ，7t 和8t 4段，相应的电压空间矢量为1u ，2u ，7u 和8u 4种开关状态。
为了使电压波形对称，把每种状态的作用时间都一分为二，在实际系统中，应该尽量减少开关状态变化时引起的开关损耗，每次切换开关状态时，只切换一个功率开关器件，以满足最小开关损耗。
一个扇区内所分的小区间越多，就越能逼近圆形旋转磁场。
归纳起来，SVPWM 控制模式有以下特点：(1) 逆变器的一个工作周期分成6个扇区，每个扇区相当于常规六拍逆变器的一拍。
为了使电动机旋转磁场逼近圆形，每个扇区再分成若干个小区间0T ，0T 越短，旋转磁场越接近圆形，但0T 的缩短受到功率开关器件允许开关频率的制约。
(2) 在每个小区间内虽有多次开关状态的切换，但每次切换都只涉及一个功率开关器件，因而开关损耗较小。
(3) 每个小区间均以零电压矢量开始，又以零矢量结束。
(4) 利用电压空间矢量直接生成三相PWM 波，计算简便。
(5) 采用SVPWM 控制时，逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，这比一般的SPWM 逆变器输出电压提高了15%。
图6-34 第Ⅰ扇区内一段T 0区间的开关序列与逆变器三相电压波形])︒⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡rq rd sq sd ψψψψ图6-60 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统 ASR ——转速调节器 A ψR ——磁链调节器 ATR ——转矩调节器 FBS ——测速反馈环节6.7.5 磁链开环转差型矢量控制系统——间接矢量控制系统在磁链闭环控制的VC 系统中，转子磁链反馈信号是由磁链模型获得的，其幅值和相位都受到电机参数r T 和m L 变化的影响，造成控制的不准确性。
图6-61构成转差型的矢量控制系统，又称间接矢量控制系统。
图6-61 磁链开环转差型矢量控制系统 ASR ——转速调节器 ACR ——电流调节器K/P ——直角坐标-极坐标变换器该系统的主要特点如下：（1）转速调节器ASR 的输出正比于转矩给定信号，实际上是*e mp rT L n L ，由矢量控制方程式可求出定子电流转矩分量给定信号*st i 和转差频率给定信号*s ω，其关系为**e r m p rst T L n L i ψ=**st rr m s i T L ψω=二式分母中都有转子磁链r ψ，因此两个通道中各设置一个除法环节。
