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空间矢量SVPWM控制算法在变频空调设计中的应用

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ｄ ｓｇ ｉ ｇ ｒ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ． ｅ ｉｎｎ ｅ ｕｒ ｅ ｎｓ
Ｋ ｅ ｏｒ ：ＰＷ Ｍ ；ＳＰＷ Ｍ ；ＳＶＰＷ Ｍ ；ｓ ｃｅｖｅ ｏｒ ｎ ｒｅｒ ｎｖ ｒ ｅ ｉ－ ｏｎｄｉｉ ｅｒ ｙｗ ｄｓ ｐａ ｃｔ ；ｉ ｖｅ ｔ ；ｉ ｅ ｔ ｒａ ｒｃ ｔｏｎ
０ 引 言
Ｐ ＷＭ 技 术 是 利 用 半 导 体 器 件 的 通 断 ，把 直 流 电压 变成 一 定 形 状 的 电压 脉 冲序 列 ， 以 实现 变 频 、
ｏ ｎ ａ ａｓ ，ｆ ｍ ｓ ｔ ｅ ＰＷ Ｍ ａｖ ｏｒ ｓ ｐｅ ｎｄ ｐ ｓ ｏｒ ｈ ｗ ｅｆ ｍ ．Ａ ｎｄ ｒ ｇ ｄｓｔ ｉ ｅ ａｒ ｈｅ ｎｖｅ ｔ ｒａ ｈ ｅｃ ｒｃ ｌｍ ｏｔ ｒａｓａ ｗ ｈｏｌ ｏ ｏｃ ｓ ，Ｉ ｓ ｒｅ ｎｄ ｔ ｅ ｅｌ ｔｉ ａ ｏ ｅ ｔ ｐｒ ｅ ｓ ｔｈａ ｔ ｍ ｅ ｉ ｏｄ ｏ ｂｅ ｓ ｍ ｐｌ ｈｅ ｔ ｑｕ ｕｌ ａ ｉ ｍ ａｌ，ｔ ｈｅ ｒｔｏｆｍ ｅｌｔ ｉ ｅ，ｔ ｏｒ ｅ ｐ ｓ ｔｏｎ ｂｅ ｓ ｌ ｈｅ ｎｏｉｅ ｂｅ ｌ ｓ ｏｗ，ｖ ｔ ｇｅ ｕｓ ａ ｔ ｇｈ ｎｄ Ｓ ｏｌａ ｅ ｆ ｃ ｏｒｈｉ ｅｒａ Ｏ ｏｎ．Ｔｈ ｅ ｔ ｏｒ ｔｃ ｎａｌ ｉ ｎｄ ｔ ｘｐｅ ｉ ｅ ａ ｅ ｕｌ ｎ ｃ ｔ ｄ ｈ ｔｔ ｓ ｍ ｅ ｈｏｄ ｃ ｆｎｉｅｌ ａｔｓ ｙ ｔ ｅ ｉ ｈｅ ｅ ｉａｌａ ｙｓｓ ａ ｈｅ ｅ ｒｍ ｎｔ ｌｒ ｓ ｔｉ ｄｉ ａ ｅ ｔ ａ ｈｉ ｔ ａｎ ｄｅ ｉ ｔ ｙ ｓ ｉｆ ｈ ｎｖｅ ｔ ｒａ ｒｃ ｒｅ ｉ－ ｏｎｄｉｉ ｅｒ ｔｏｎ
正 弦 波 电压 供 电 时 交 流 电 动 机 的 理 想 磁 通 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 ，
由它们 比较 的结 果决 定逆 变 器的开 、关 ，形成 Ｐ ＷＭ 波形 。并把逆 变器和 电机看 成 一个整 体 来处理 ，具有 模型 简单 、 转 矩脉 动 小、噪 音低 、电压 利用 率 高等优 点 。理论 分析 及 实验 结果表 明 ，该 方法 完全 能够 满足 变频 空调 的设 计要 求 。
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｕ ｔ ｅ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｎ ｉｅ ａ ｓ ｓｔ ｅ ｅ ｃ ｅ ｃ ｆｖ ｌ ｇ ， ｈ ｏ ｔ ｇ ｐ ｃ ｅ ｔ ｒＳ ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｆ ｒｈ ｒｒ ｄ ｃ ｈ ｏ ｓ ，ｒ ｉ ｅ ｈ ｆ ｉ ｎ ｙ ｏ ｏ ｔ ｅ ｔ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｓ ａ ｅ ｖ ｃ ｏ ＶＰ Ｍ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｂ ｉ ａ Ｗ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ａ ｏ ｔ ｄ ｏ ｅ ｉ ｎ ｎ ｅ ｔ ｒ ｉ－ ｏ ｄ ｔｏ ｅ ． Ｂｙ ｈ ｂ ｓ ｃ ｔ ｎ ａ ｄ ｆ ｍｏ ｏ ’ ｉ ｅ ｌ ｄ ｐ ｅ ｔ ｄ ｓ ｇ ｉ ｖ ｒｅ ａ ｒ ｃ ｎ ｉｉ ｎ ｒ ｔ ｅ ａ ｉ ｓａ ｄ ｒ ｏ ｔ ｒ Ｓ ｄ ａ ｍａ ｎ ｔｃ ｌｕ ｗｉｈ ｈ ｅ － ｈ ｓ ｇ ｅ ｉ ｆ ｘ ｔ ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｓ ｍｍｅ ｒ ｃ ｌｓｎ ｖ ｏ ｔ ｇ ｏ ｒｓ ｐ ｌ ｓｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ， ｓ ｈ ｃ ｕ ｌｍａ ｎ ｔｃ ｆｕ ｔ ｈ ｎ ｅ ｔ ｒｄ ｆｅ ｅ ｔｓ ｔ ｈ ｙ ｔｉ ａ ｉ ｅ ｗａ ｅ ｖ ｌ ｅ ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｉ ｏ ｓ ｄ ｒ ｄ ｕ ｅ ｔ ｅ ａ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｘ ｗｉ ｔ ｅ ｉ ｖ ｒ ｉｆ ｒ ｎ ｗｉ ａ ｌ ｈ ｅ ｃ ｐ ｔ ｒ ｏ ａ ｐ ｏ ｃ ｈ ａ ｅｄ ｒ ｃ ｏ ｉ ｌ ｇ ｅ ｉ ｕ ， ｏ ａ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｔｍｅ ｔ ｅ ｉ ｖ ｒｅ ’ ｓ ｔ ｈ ｓ ａ ｔ ｎ ｔ ｐ ｒ ａ ｈ ｔ ｅ ｂ ｓ ｉｅ ｔ ｒｃ ｒ ｅ ｍａ ｎ ｔｃ ｆ ｘ ｃ ｍｐ ｒ ｓｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｔ ｅ ｉ ｅ ｗｈ ｃ ｉ ｈ ｎ ｅ ｔ ｒ Ｓ ｗｉ ｅ ｅ ｃ ｌ ｓ ｃ
关 键 词 ： Ｐ Ｍ ； Ｓ Ｗ Ｍ ； Ｓ ＷＭ ； 空 间 矢 量 ： 变 频 器 ； 变频 空 调 Ｗ Ｐ ＶＰ
中 图 分 类 号 ： Ｔ ３ １６ Ｔ ４ Ｐ ０ ．； Ｍ
文献标 志码 ：
Ａｐ ｉ ａｉ ｎ ｏ Ｖ ＰＷ Ｍ ｎ ｒ ｅ ｈ ｄ Ｂａ ｅ ｎ Ｓ ｃ ｃｏ ｐｌｃ ｔｏ ｆＳ Ｃｏ ｔｏｌＭ ｔ ｏ ｓ ｄ ｏ ｐａ ｅＶｅ ｔ ｒ ｉ ｎ ｒｅ ｒＣｏ ｉｉｎｅ ｓｇ ｎ ｎ Ｉ ｖｅ ｔ ｒＡｉ— ｎｄ ｔｏ ｒＤｅ ｉ ｎｉ ｇ
２ １Ｏ ０ｌ ． ３
・６ ・ ４
３ （） ０３
空 间 矢 量 Ｓ ＷＭ 控 制 算 法 在 变 频 空 调 设 计 中 的 应 用 ＶＰ
朱 福 成
（ 阳职 业技 术 学院 信 息 工程系 ，四川 绵 阳 ６ １０ ） 绵 ２ ０ ０ 摘 要 ：为进 一步 减 少噪音 ，提 高 电压 利用率 ，采 用 空间 电压 矢量 Ｓ ＷＭ 技术 进行 变频 空调设 计 。 以三相对 称 ＶＰ
Ｚｈｕ Ｆｕ ｃｈｅ ｇ ｎ
（ ｅ ｔ ｏ ｆ ｒ ｔ ｎ＆ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ Ｍｉｎ ａ ｇＶ ｃ ｔ ｎ＆ Ｔ ｃ ｎｃ ｌ ｏ ｌｇ ， ａ ｙ ｎ ２ ０ ， ｉａ Ｄ ｐ ． ｆ ｎ ｏ ｍａ ｉ Ｉ ｏ ｎ ｉ ｅ ｒ ， ａ ｙ ｎ ｏ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｈ ｉａ Ｃ ｌ ｅ Ｍｉｎ ａ ｇ６ ０ Ｃｈｎ ） ｅ １ ０

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svpwm

svpwm


交流电动机绕组旳电压、电流、磁链等物 理量都是随时间变化旳，假如考虑到它们所 在绕组旳空间位置，能够定义为空间矢量。 定义三相定子电压空间矢量
uAO kuAO uBO kuBOe j uCO kuCOe j2
2
3
k为待定系数
空间矢量旳合成
三相合成矢量
us uAO uBO uCO kuAO kuBOe j kuCOe j2
is、is' 共轭矢量
空间矢量体现式
考虑到
iAO iBO iCO 0
2
3
p' =
3 2
k 2 (uAOiAO
uBOiBO
uCOiCO )
3 2
k2
p
三相瞬时功率 p=u i AO AO uBOiBO uCOiCO
按空间矢量功率与三相瞬时功率相等旳原则
k 2 3
空间矢量体现式
us
期望电压空间矢量旳合成
六边形旋转磁场带有较大旳谐波分量，这将 造成转矩与转速旳脉动。 要取得更多边形或接近圆形旳旋转磁场，就 必须有更多旳空间位置不同旳电压空间矢量 以供选择。 PWM逆变器只有8个基本电压矢量，能否用 这8个基本矢量合成出其他多种不同旳矢量呢？
期望电压空间矢量旳合成
按空间矢量旳平行四边形合成法则，用相邻 旳两个有效工作矢量合成期望旳输出矢量， 这就是电压空间矢量PWM（SVPWM）旳基 本思想。 按6个有效工作矢量将电压矢量空间分为对 称旳六个扇区，当期望输出电压矢量落在某 个扇区内时，就用与期望输出电压矢量相邻 旳2个有效工作矢量等效地合成期望输出矢量。
零矢量集中旳实现措施
图5-29 零矢量集中旳SVPWM实现
零矢量分散旳实现措施
将零矢量平均分为4份，在开关周期 旳首、尾各放1份，在中间放两份。 将两个基本电压矢量旳作用时间平分 为二后，插在零矢量间。 按开关次数至少旳原则选择矢量。
pwm在变频器中的应用

pwm在变频器中的应用

第一章绪论1.1背景介绍进入21世纪后，在全球经济发展中，能源与环保日益成为人们关注的焦点。

很多电力电子装置的应用使电力系统中产生谐波。

例如通用变频器，大都为交一直—交电压型结构，整流端为二极管不可控整流或晶闸管相控整流。

这种结构使电网侧电流波形严重畸变，谐波大，对公共电网造成污染。

电网侧功率因数低，与电网交换大量的无功功率，降低了发电和输电设备的利用率，同时产生大量的附加损耗。

系统不能在再生状态下运行，无法实现能量的再生利用。

要从根本上消除通用变频器的上述缺陷，要求新型变频调速系统的整流环节网侧电流正弦化运行于单位功率因数，且能实现能量双向流动。

PWM控制为减少谐波提供了一个技术性的方案，随着高频电力电子器件如GTO、电力晶体管、IGBT价格的降低，以及电压和电流等级的提高，该控制方法越来越成为减少谐波污染的首选技术方案。

自20世纪90年代以来，PWM整流器一直是电力电子领域的研究热点。

对PWM整流相关应用的研究也越来越多，例如有源滤波、超导储能、交流传动、高压直流输电以及统一潮流控制、新型UPS以及太阳能，风能等可再生能源的电压型PWM可逆整流器采用全控型器件，工作在高频状态。

由于功率开关器件的开通和关断都可以控制，所以整流器的电流波形是可以控制的，其理想的状态是和输入相电压同相(或反相)的正弦波，此时网侧功率因数接近1，输入电流的谐波含量接近零，而且能够对直流电压进行调整，使之稳定在一定的设定值，在负载变化时，具有较快的响应速度。

因为具备上述优点，将其作为交一直一交变频调速系统中的整流环节，构成双PWM变频调速系统，使该变频调速系统具有输入电压、电流频率固定，波形均为正弦，功率因数接近1，输出电压、电流频率可变，电流波形也为正弦的特点，可实现四象限运行，从而达到能量双向传送第1 页共44 页的目的，实现了调速节能和绿色环保的高度结合。

1.2PWM整流器的研究现状对PWM整流器的研究开始于20世纪80年代。

svpwm空间矢量控制原理课件

svpwm空间矢量控制原理课件

WM 空间矢量控制原 理课件
SVPWM 空间矢量控制原理课件
简介
什么是 SVPWM？SVPWM 空间矢量控制是一种高级的电力电子调制技术，被 广泛应用于三相无刷直流电机控制中。SVPWM 在控制电机运行速度、转矩和 效率等方面具有显著优势。
SVPWM 的原理主要基于三相电流和电压之间的矢量关系，通过调节矢量的方 向和大小，实现对电机的精确控制。
通过对实验结果的分析，可以评估 SVPWM 技术在不同应用场景下的性能，为 后续的优化和改进提供指导。
结语
SVPWM 技术在电机控制领域具有广阔的应用前景，未来的发展趋势包括更高的控制精度和效率、 更大的适应性和更广泛的应用范围。
学习 SVPWM 的建议包括深入理解空间矢量的概念和原理，掌握计算公式和算法，以及进行实际 的仿真和实验。
SVPWM 控制系统
SVPWM 控制系统框图包括控制器和执行器，其中控制器负责计算占空比，执 行器负责将计算后的占空比转换为电压输出。
控制器的设计涉及到稳定性分析，需要考虑信号延迟、噪声等因素，以确保 系统的可靠性和稳定性。
SVPWM 实验
SVPWM 的实验原理是在实际电机控制系统中，通过控制电流矢量的方向和大 小，控制电机的运行。实验步骤和材料准备需要根据具体实验要求进行调整。
SVPWM 实现
SVPWM 的实现主要基于以下基本公式：U = Udc * (ma * Va + mb * Vb + mc * Vc) / sqrt(3) 这个公式描述了电机电压的计算方式，其中 U 是输出的电压，Udc 是直流电压，ma、mb 和 mc 是 空间矢量区域内的占空比，Va、Vb 和 Vc 是三个空间矢量。 通过计算这些参数，可以确定电机所需的占空比，进而实现精确控制。
空间电压矢量调制svpwm技术

空间电压矢量调制svpwm技术

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。