SVPWM控制原理

1 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 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 浙江海得新能源有限公司

第 2 页 共 23 页 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()(mCmBmAUtUUtUUtU （2-27）

其中，ft2，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：

(完整)SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解第五修改版

第 1 页 共 29 页 一直以来对SVPWM原理和实现方法困惑颇多,无奈现有资料或是模糊不清，或是错误百出。经查阅众多书籍论文,长期积累总结，去伪存真,总算对其略窥门径。未敢私藏，故公之于众。其中难免有误，请大家指正，谢谢！

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。

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dcU，逆变器输出的三相相电压为AOU、BOU、COU，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AOu、BOu、COu，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mU为相电压基波峰值，f为电源频率，则有:

(23)(23)(23)(23)()cos()2()cos(23)[]2()cos(23)[]2jtjtmAOmjtjtmBOmjtjtmCOmUUtUteeUUtUteeUUtUtee （1-1）

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浅谈SVPWM控制技术的基本原理

作者：闫键 赵霞 赵锦荣 边小军 马珂

来源：《中国科技博览》2016年第24期

[摘 ;要]分析SVPWM控制技术的基本原理，并结合SVPWM的基本原理探讨逆变器电压的输出模式。

[关键词]SVPWM ;原理 ;矢量 ;逆变器

中图分类号：TM352 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0112-01

1 SVPWM的基本原理

空间矢量PWM从电机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场，即磁通正弦。它以三相对称正弦波电压供电时交流电机的理想磁通圆为基准，用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通，并由它们比较的结果决定逆变器的开关状态，形成PWM波形。由于该控制方法把逆变器和电机看成一个整体来处理，所得的模型简单，便于微处理器实时控制，并具有转矩脉动小、噪声低、电压利用率高的优点，因此目前无论在开环调速系统或闭环调速系统中均得到广泛的应用。

设交流电机由理想三相对称正弦电压供电，有

（1）

其中，为电源线电压的有效值;为相电压的有效值;电源电压的角频率，。

由于三相异步电动机的定子绕组空间上呈互差1200分布，定义电压空间矢量为 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; （2）

其中，为电压空间矢量，考虑到不同的变换，可以取不同的值，如功率不变，电压电流幅值不变等。所采用交流电机的定子坐标系如图1所示。

2 逆变器电压的输出模式

图2给出了电压源型PWM逆变器——异步电动机示意图。

对于180o导电型的逆变器来说，三个桥臂的六个开关器件共可以形成8种开关模式。用分别标记三个桥臂的状态，规定当上桥臂器件导通时桥臂状态为1，下桥臂导通时桥臂状态为0，这样逆变器的八种开关模式对应八个电压空间矢量，其中为直流侧电压。 龙源期刊网

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SVPWM原理及逆变技术的仿真研究

作者：张军凯韩峻峰

来源：《计算技术与自动化》2016年第01期

摘要：由于传统的正弦波脉宽调制（SPWM：SinusoidalPWM）技术直流母线电压利用率低，谐波成分高等，针对这一问题介绍瞬时空间磁链矢量圆轨迹法（SVPWM：SpaceVectorPWM）技术。首先对SVPWM原理进行了详细的分析，在此基础上确定SVPWM算法实现的基本流程，并将SVPWM技术应用于三相永磁同步电机控制系统中，在SIMULINK中建立整个系统的仿真模型，仿真结果表明SVPWM控制方法能够实现等效正弦电压的输入，为SVPWM控制策略在永磁同步电机调速系统中的应用提供了一定的理论依据。

关键词：SVPWM；永磁同步电机；逆变器；SIMULINK

中图分类号：TM46文献标识码：A

1引言

在永磁同步电机调速系统中，电机电流变化的快慢决定了电机转速和转矩的响应速度。与电流型逆变器相比电压型逆变器更能实现电流的快速变化。目前，使用较多的逆变器控制方式有电流跟踪PWM方式、正弦波脉宽调制SPWM方式、瞬时空间磁链矢量圆轨迹方式（SVPWM方式）[1，2]。电流跟踪PWM方式存在开关频率不固定的缺点，在实现时受到功率开关器件最高开关频率及控制系统响应时间的限制[3]。SPWM是通过平滑的正弦波调制信号与高频三角波载波相比较得到PWM通断信号，二者交汇点确定逆变器的通断时刻，从而产生正弦波，但这种调制方式会产生高次谐波，对于电机控制十分不利[4]。基于SVPWM方式的逆变技术具有转矩波动小，易于数字化编程实现、直流电压的利用率高等优点，目前在逆变器控制中得到了广泛地使用[5]。

本文深入分析了SVPWM的控制策略，并将此方式进行逆变器的开关控制，应用于永磁同步电机的调速控制中，并进行了仿真实验研究。