SVPWM电压空间矢量脉宽调制方法
100页1、6-1,电压空间矢量脉宽调制方法,简称:空间矢量调制(SVPWM, Space Vector Pulse Width Modulation) 应用范围:三相全桥逆变器,采用全控型开关器件,例如IGBT, MOSFET,GTO, IGCT等。 应用非常广泛的一种PWM控制方法,尤其在三相交流电动机变频调速控制系统中最为常用,其它应用有三相PWM整流器,有源电力滤波器等。,6-2,6.4 电压空间矢量脉宽调制方法,引言 6.4.1 180o导通模式下的逆变器电压空间矢量 6.4.2 三相对称交流量空间矢量定义 6.4.3 电机磁链空间矢量与电压矢量的关系 6.4.4 六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场 6.4.5 电压空间矢量的线性组合与SVPWM控制 小结 本节习题,6-3,6.4 电压空间矢量脉宽调制方法 引言,图1.0 三相逆变器异步电机变频调速系统主电路,二极管整流器,三相PWM逆变器,怎么样才能得到 所需的IGBT驱动控制信号?,PWM驱动控制 信号(共6路),常见的PWM方法有:SPWM,SAPWM, SVPWM,滞环比较方式等。,6-4,6.4 电压空间矢量脉宽调制方法
2、引言,三相PWM型逆变器-交流电动机系统框图(开环)(参考图6-7),6路驱动脉冲,三相交流 输出电压,三相控制电压输入信号,主电路的功率放大作用,为系统给定信号(开环),或者为上一级控制器综合出的控制电压信号(闭环)。,6-5,实验运行相关波形:(空载运行) 等效参考电压调制波和电机线电流(fo = 25Hz),6-6,实验运行相关波形:(空载运行) 等效参考电压调制波和电机线电流(25Hz)(放大),电机线电流,等效参考电压调制波,6-7,电机相电压和电机线电流波形(10Hz),电机相电压,6-8,电机相电压和电机线电流波形(10Hz)(放大),6-9,6.4 电压空间矢量脉宽调制方法 引言,传统(经典)的SPWM控制主要着眼于使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波,并未顾及输出电流的波形。而电流滞环跟踪控制则直接控制输出电流,使之在正弦波附 近变化,这就比只要求正弦电压前进了一步。然而交流电动机需要输入三相正弦电流的最终目的是在电动机空间形成圆形旋转磁场,从而产生恒定的电磁转矩。 如果对准这一目标,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,其效果应该更好
3、。这种控制方法称作“磁链跟踪控制”,接下来的讨论将表明,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”。这是一种在80年代提出,现在得到广泛应用的三相逆变器PWM控制方法。,6-10,6.4.1 180o导通模式下的逆变器 电压空间矢量,三相逆变器主电路桥臂简化,和每相输出电流的方向无关,6-11,主电路原理图简化表示,三相逆变器-异步电动机 变频调速系统主电路原理图(一),功率开关器件共有 23 = 8 种,组合工作状态,6-12,主电路原理图简化表示,三相逆变器-异步电动机 变频调速系统主电路原理图(二),功率开关器件共有 23 = 8 种,组合工作状态,6-13,逆变器的 8 种工作状态,6-14,开关工作状态,如果,上述图中的逆变器采用180导通型,功率开关器件共有 23 = 8 种组合工作状态(见附表) ,其中 6 种有效开关状态; 2 种无效状态(因为逆变器这时并没有输出电压): 上桥臂开关 V1、V3、V5 全部导通 下桥臂开关 V2、V4、V6 全部导通,6-15,三相电压型全桥逆变器桥臂
4、输出电压波形,三相电压型全桥逆变器负载相电压波形(六拍阶梯波),负载中性点电压波形,三相桥臂 输出状态,6-16,开关状态表,开关代码:表示三相桥臂输出状态; 1上管导通,下管关断,桥臂输出高电平 0下管导通,上管关断,桥臂输出低电平,6-17,开关控制模式,对于六拍阶梯波工作模式下的逆变器,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 时刻就切换一次工作状态(即换相),而在这 /3 时刻内则保持不变(方波控制模式)。 工作于这种模式下的逆变器,我们通常把它简称为六拍逆变器。,6-18,逆变器输出电压空间矢量的定义,六拍阶梯波逆变器输出的各电压波形如前所示。,如果定义电压空间矢量 为:,则根据前述六拍阶梯波工作模式下的6种工作状态,可以分别推导得出6个电压空间矢量: Us1, Us2, Us3, Us4, Us5和Us6; Us7和Us8幅值为零,称为零电压矢量,简称零矢量,为何有此定义?,6-19,作用于交流电机上的逆变器输出电压空间矢量计算(这里仅给出Us1和Us2,其余的自己可以推导验算):,6-20,作用于交流电机上的逆变器输出电压空间矢量计算(这里仅给
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