时间矢量与空间矢量.ppt

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SVPWM电压矢量控制ppt课件

2 3
(u
A
uBe j
uCe j2
)
13
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 )]
3
2 Ud (1 j 3) 32
2U 3
d
e
j
3
依此类推，可得8个基本空间矢量。
15
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
16
基本电压空间矢量图
图5-24 基本电压空间矢量图
17
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
SPWM的基波线电压最大幅值为
U' lm m ax
3U d 2
两者之比
U lm max U'
lm m ax
2 1.15 3
SVPWM方式的逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比SPWM逆变器输出电压最多提高了约15%。
33
SVPWM的实现
通常以开关损耗和谐波分量都较小为原则，来安排基本矢量和零矢量的作用顺序，一般在减少开关次数的同时，尽量使PWM输出波型对称，以减少谐波分量。
Ud

矢量数据的空间分析

三、网络分析
4. 网络分析的基本功能
1）应用方面——一般网络分析的基本功能 2）原理方面——ArcGIS中网络分析的基本功能
三、网络分析
1）一般网络分析的基本功能
从实际应用的方面来说，网络分析的基本功能是基于几何网络的特征和属性，利用距离、权重和规划条件来进行分析得到结果并且应用在实际中，它主要包括：路径分析地址匹配资源分配
图7.12 图层合并操作
二、叠置分析
6）修正更新（Update）
修正更新是指首先对输入的图层和修正图层进行几何相交的计算，然后输入的图层被修正图层（一般为多边形）覆盖的那一部分的属性将被修正图层而代替。而且如果两个图层均是多边形要素的话，那么两者将进行合并，并且重叠部分将被修正图层所代替，而输入图层的那一部分将被擦去。
1）shape file文件 2）coverage文件 3）GeoDatabase里面的要素
注：对coverage文件操作需要安装ArcGIS Workstaion才行。
A A B
二、叠置分析
3.叠置分析方法
1）图层擦除（Erase）
图层擦除是指输入图层根据擦除图层的范围大小，将擦除参照图层所覆盖的输入图层内的要素去除，最后得到剩余的输入图层的结果。从数学的空间逻辑运算的角度来说，即
三、网络分析
3. ArcGIS网络分析数据的预处理
1）网络数据的符号化 2）几何网络要素的添加和删除 3）网络连通性的变更 4）网络可运行性的编辑
三、网络分析
1）网络数据的符号化
网络的线状要素的属性存在着可运行和不可运行情形，称之为可运行性。可运行的要素允许资源流动通过，不可运行的要素则不允许。这项信息被储存在该要素类别属性表格中的Enable字段，值为１代表可运行的，值为０代表不可运行的。使用属性来符号化要素可以很快的定义出哪些图征是可运行的，哪些是不可运行的。

《空间电压矢量》课件

详细描述
无刷直流电机具有高效率、长寿命和低维护的特点，通过空间电压矢量控制，可以更精确地调节其速度和转矩，从而实现高精度的速度和位置控制。这种方法特别适用于需要高动态性能的应用，如电动车辆和无人机等。
05 空间电压矢量在电力电子系统中的应用
不间断电源系统
不间断电源系统的组成
不间断电源系统主要由整流器、逆变器和蓄电池组成。整流器将交流电转换为直流电，逆变器将直流电转换为交流电，蓄电池则作为备用电源。
规范技术的研发和应用。
03
拓展应用领域
未来可以进一步拓展空间电压矢量的应用领域，如电动汽车充电、分布
式发电系统等，发挥其在节能减排、提高能源利用效率等方面的优势。
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感谢您的观看
空间电压矢量
目录
• 空间电压矢量概述 • 空间电压矢量的基本原理 • 空间电压矢量控制策略 • 空间电压矢量在电机控制中的应用 • 空间电压矢量在电力电子系统中的应用 • 空间电压矢量的研究现状与展望
01 空间电压矢量概述
定义与特点
定义
空间电压矢量是一种用于描述三相电压的数学方法，通过将三相电压表示为一个二维或三维矢量图中的矢量，可以方便地分析三相电压的幅值、相位和波形。
电机控制
空间电压矢量在电机控制领域应用广泛，如交流异步电机、永磁同步电机等，可以实现高精度的转矩控制和速度控制。
空间电压矢量的优势与局限性
优势
空间电压矢量具有直观、精确、易于实现等优点，能够广泛应用于电力系统的分析、控制和优化。
局限性
空间电压矢量需要精确测量三相电压，对传感器精度要求较高，且在某些情况下可能存在计算复杂度较高的问题。

空间矢量2013-1

图6-32 电压空间矢量的线性组合
（1）线性组合公式可根据各段磁链增量的相位求出所需的作用时间 t1和 t2 。在图6-32中，可以看出
t1 t2 us u1 u2 us cos jus sin T0 T0
（6-49）
•零矢量的使用换相周期 T0 应由旋转磁场所需的频率决定， T0 与 t1+ t2 未必相等，其间隙时间可用零矢量 u7 或 u8 来填补。为了减少功率器件的开关次数，一般使 u7 和 u8 各占一半时间，因此
B -uCO’ uBO’ uAO’ A u2
C
（d）每个周期的六边形合成电压空间矢量
依此类推，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 u5 转 /3 ，直到一个周期结束。这样，在一个周期中 6 个电压空间矢量 u6 共转过 2 弧度，形成一个封闭的正六边形，如图所示。
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为：
式中
dΨ s us Rs I s dt us — 定子三相电压合成空间矢量； Is — 定子三相电流合成空间矢量； Ψs— 定子三相磁链合成空间矢量。
当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在式中所占Leabharlann 成分很小，可忽略不计，则上式近似为
小
结
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 T0 ， T0 越短，旋转磁场越接近圆形，但 T0 的缩短受到功率开关器件允许开关频率的制约。
• 电压空间矢量的6个扇区
图6-33 电压空间矢量的放射形式和6个扇区

第6章6.3 空间矢量PWM(SVPWM)控制

2
用于VSR直流电流控制中的SVPWM技术的类型

其一是基于固定开关频率的SVPWM电流控制，即利用同步旋转坐标系(d，q)中电流调节器输出的空间电压矢量指令，再采用SVPWM使 VSR的空间电压矢量跟踪电压矢量指令，从而达到电流控制的目的；其二是利用基于滞环电流控制的SVPWM，即利用电流偏差矢量或电流偏差变化率矢量空间分布给出最佳的电压矢量切换，使电流偏差控制在滞环宽度以内，这实际上是一种变开关频率的SVPWM。
23

定频滞环SVPWM电流控制的实现控制结构如图所示

引入锁相环控制，以动态调整内、外滞环宽度，从而获得定频滞环 SVPWM电流控制。
当外滞环比较单元判定指令电压矢量V*所在的平行四边形区域时，实际上只有两个相间电流误差可以独立控制。
24

如果 Va 0、Vb0、Vc0 是角频率为ω的三相对称正弦波电压,那么矢量V即为模为相电压峰值,且以角频率ω按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量V在三轴(a，b，c)上的投影就是对称的三相正弦量。
5
2. 空间电压矢量的合成

对于任一给定的空间电压矢量，均可由8条三相VSR空间电压矢量合成，
14
三相VSR SVPWM电流控制类型

2.将滞环控制与SVPWM控制相结合，通过 VSR空间电压矢量的实时切换，使电流误差被限制在一个给定滞环内，从而获得电流的高品质控制。这类SVPWM电流控制方案，因其快速的电流响应和较好的系统鲁棒性，常用于诸如有源滤波器等要求快速电流响应控制的系统中。这类控制方案将滞环控制与SVPWM控制有机地结合起来，在取得快速电流响应的同时，降低了开关频率，提高了系统运行效率。

空间矢量概念的几点理解

空间矢量概念的几点理解搞电机控制已被很多概念搞蒙圈了蒙圈了很久......于是，在一个风雨交加的夜晚，我终于下定决心......打算先写写对空间矢量概念的一丁点儿理解，顺带着再解释下那个困扰自己很久的 2/3Udc 。

如果说的不准确，还请大佬们多多指导。

1，空间矢量什么是空间矢量呢？定义:在电机中，空间的正弦分布可以表示为一个空间矢量。

1.1定子磁动势空间矢量啥叫磁动势？磁动势=磁通*磁阻即 F=\phi R_{m}我们知道磁通量是有方向的，所以磁动势当然也有方向。

这个应该没什么问题。

那么定子产生的磁场方向如何呢？如下图所示，当绕组通电时，会按照右手定则产生如图所示的磁场。

Fig 1 电流产生磁场推而广之，如下图：Fig2 电流产生磁场(盗用一张图，如有侵权，请联系我删除)由Fig 2可知，可将通入交变电流的定子绕组等效为一个个小磁铁。

这些磁铁的磁场方向当然是非常明确的，那么在某个瞬间其合成磁场也应该是明确的。

按一定顺序使定子绕组导通，便产生了沿圆周方向不断运动的定子合成磁场，从而拖动永磁体转子沿一个方向不断运动（异性相吸原理）。

当我们按照上图这样想的时候，其实磁动势空间矢量的概念呼之欲出啊。

而磁动势为什么沿空间正弦分布呢？可以简单地归结为，和电机设计内容相关（比如定子绕组的分布方式等）。

所有绕组，最终可以简化为，位于a,b,c三相轴线上的三个线圈，通入电流后，会产生与实际相绕组等同的磁动势。

如下图，图中ia/ib/ic为各相电流的正方向。

Fig3 等效绕组形式可知，a/b/c三相各自产生的磁动势空间矢量和各相轴线方向平行(根据电流方向取与轴线方向相同或者相反)。

为了助于理解，放一张磁链空间矢量动图：Fig4 磁链空间矢量由上图可见，a/b/c各相产生的磁链在该相轴线处脉动；图中紫色曲线为合成磁链空间矢量，可知其在空间按正弦分布，且沿圆周旋转（旋转磁场，转一周，即可获得理想磁链圆）。

是不是证明了这么一句话：在电机气隙内，定子磁场按正弦分布。

矢量分析课件2-56页文档资料

数.
lz l
l x o
l
ly y
cosl x,cosl y,cosl z
x
l
l
l
第二章场论
§2 数量场的方向导数和梯度
例4 求函数 u x2在y点2z2 处沿M(1,0,1)
li2j2k
方向的方向导数.
解: u x , u y , u z x x 2 y 2 z 2 y x 2 y 2 z 2 z x 2 y 2 z 2
通过点 M(2,的1,1矢)量线方程。
解: 矢量场满足的微分方程为
dxdy dz xz yz (x2y2)
由 dx dy xz yz
y C1x
由
dy yz
dz (x2
y2)
x2y2z2C2
第二章场论
§1 场
M(2,1,1)
C1
1 2
y C1x x2y2z2C2
C2 6
所以过点 M(2,的1,1矢) 量线方程为:
的l 方向余弦为: co s1,co s2,co s2
3
3
3
则 uuco suco sucos
l x
y
z
u x 1 y 2 z 2 l x 2 y 2 z 23 x 2 y 2 z 23 x 2 y 2 z 23
u 1 l M 2
第二章场论
§2 数量场的方向导数和梯度
二、梯度 u
u
l2
u l1
uuco suco suco l3 s
l x
y
z
uG l 0G coG s,l (0) l
l 0 co i c so j c so k
G uiu juk
x y z
当 coG ,sl0 ()1,即 l 方向与 G 方向一致.

时空矢量图

y y
B1 Bm1
(5.?-7)
Bm1 sin(t )
t
B1 Bm1(t )
t
B1 Bm1
t
Bm1 cos(t )
x
x
（a）静止坐标下 (b) 电机学的表达惯例图 5.1.6 表示空间矢量的各种方法
2 电路中时间变量的相量表示（1）复平面上正弦变量的相量表示由电路原理知，时域上的正弦变量如
j 0o
iB e
j120o
iC e
j120o
)
（6.2-14）
（5.2-15） (5.2-24)
式中， W1kdp1 为每相绕组有效匝数， I 1 为相电流的有效值。
附加资料：时空矢量图
沿气隙方向展开的磁动势波形（动画链接$4.1.12）同时说明：（1）磁动势是一个空间矢量（2）稳态时与电流相量一一对应（磁动势的幅值空间上在A相轴时，是A相电流在电路中幅值最大的时刻；周期相等）
j 0o j120o j120o
Fg (t, ) 2 / 3( f Ae
j 0o
f Be
j120o
fCe
j120o
)
（6.2-9）
式中， FA, FB , FC 分别是各相绕组的安匝对应的各相空间脉振磁动势的基波分量；系数 2 / 3 是依据“变换前后功率恒等”进行恒等变换时得到的系数。
上互差 120 电角度正弦电流产生， f1 ( , t ) 的转速，就是同步电机转子的转速。
（3）采用 “时间矢量图” 表述电路中电量的相位和空间中矢量的位置之间的关系，以便把磁路中的物理量用电路中的物理量表示。
f1 ( , t ) F1 cos t F1 1.35 W1k dp1 I1 np

空间矢量控制(SVPWM)原理

图 1-1a 三相交流绕组
图 1-1b 两相交流绕组组
图 1-1c 旋转的直流绕
（1）模型等效原则：众所周知，交流电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势 F ，它在空间呈正弦分布，以同步转速 ω1 （即电流的角频率）顺着 A-B-C 的相序旋转。这样的物理模型如图 1-1a 所示。然而，旋转磁动势并不一定非要三相不可，除单相以外，二相、三相、四相、…… 等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最为简单。图 1-1b 中绘出了两相静止绕组 α 和 β ，它们在空间互差 90 °，通以时间上互差 90°的两相平衡交流电流，也产生旋转磁动势 F 。当图 1-1a 和 1-1b 的两个旋转磁动势大小和转速都相等时，即认为图 1-1b 的两相绕组与图 1-1a 的三相绕组等效。再看图 1-1c 中的两个匝数相等且互相垂直的绕组 M 和 T，其中分别通以直
年德国学者提出的矢量变换控制方法中正交旋转坐标系的直轴为励磁轴m与转子磁场重合交轴为转矩轴t转子磁场的交轴分量为零电磁转矩的方程得到简化即在磁场恒定的情况下电磁转矩与交轴电流分量成正比因此感应电机的机械特性与他励直流电机的机械特性完全一样实现了磁场和转矩的解耦控制
第1章矢量变换控制与空间矢量制
1.1 矢量变换控制在 1971 年德国学者提出的矢量变换控制方法中，正交旋转坐标系的直轴为励磁轴（M）与转子磁场重合，交轴为转矩轴（T ），转子磁场的交轴分量为零，电磁转矩的方程得到简化，即在磁场恒定的情况下，电磁转矩与交轴电流分量成正比，因此，感应电机的机械特性与他励直流电机的机械特性完全一样，实现了磁场和转矩的解耦控制。由于直轴和转子磁场重合，因此也称转子磁场定向控制。

空间矢量PWMSVPWM控制

12
6.3.2 三相VSR空间电压矢量 PWM(SVPWM)控制
SVPWM的三相VSR控制则有下列突出优点：
(1) 与SPWM控制相比，其三相VSR直流电压利用率提高了15．4%。
(2) 与SPWM控制相比，相同的波形品质条件下， SVPWM控制具有较低的开关频率，且平均约降低30%，从而有效地降低了功率开关管的开关损耗。
常规的SPWM则将控制重点集中在波形的改进上，以至在不高的开关频率条件下，难以产生较为完善的正弦波电压，即使开关频率较高，由于电压型变流器固有的开关死区延时，从而降低了电压利用率，甚至使波形畸变，因而难以获得更为满意的交流电动机驱控制中的SVPWM技术的类型
可编辑ppt
6
电压空间矢量V*的几种合成方法
方法一：该方法将零矢量均匀地分布在矢量V*的起、终点上，然后依次由V1、V2按三角形方法合成，如图 a所示。
从该合成法的开关函数波形(见图b)分析，一个开关周期中，VSR上桥臂功率开关管共开关4次。
（a） V*合成
可编辑pp（t b）开关函数波形
7
频谱分布
由于开关函数波形不对称，因此PWM 谐波分量主要集中在开关频率fa及2fa，其频谱分布如图c所示。显然，在频率fa 处的谐波幅值较大。
可编辑ppt
（c）频谱分布
8
方法二：方法二的矢量合成与方法一不同的是，
除零矢量外，V*依次由V1、V2、V1合成，并从V* 矢量中点截出两个三角形，如图a所示。
这类SVPWM电流控制方案，一般用于动态电流响应要求不高的正弦波电流跟踪控制场合，如高功率因数整流器、无功补偿装置等。
这主要是由于其指令电压矢量受VSR系统及控制滞后扰动的影响，因而不易取得十分理想的动态电流响应。

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