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新型无扇区空间矢量脉宽调制算法的研究 新型无扇区空间矢量脉宽调制算法的研究 李丹 周波黄佳佳 方斯琛南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室(南京210016) 摘要：传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法需要进行扇区判断，编程实现复杂。本文提出了一种基于新坐标系下的电压空间矢量脉 宽调制的新算法。该算法无需扇区判断即可直接求解三相桥臂开关的占空比；实现了对开关信号的直接求解。与传统调制方法相比，大大 简化了数字实现，提高了实时性。仿真及实验结果表明了该方法的正确性和可行性。 叙词：空间矢量脉宽调制三相逆变器坐标系新型调制算法 1 引言 在控制电机的三相逆变器中，空间矢量脉宽调制(SVPWM) 和正弦脉宽调制(SPWM)为两种常用调制方式。与SPWM近 似正弦的输出电压不同，SVPWM的调制方法将逆变器和电机 视为一个整体，着眼于使电机实现幅值恒定的旋转磁场。与SP— wM相比，功率器件的开关次数可以减少1／3，直流电压利用率 O 可提高15％，能获得较好的谐波抑制效果，具有快速的响应等特 TI／TpⅧl枣ul U1 点；并且，SVPWM调制方式更适合数字实现。 图2参考电压在第一扇区矢量合成方法 SVPWM的一系列优点使其得到了广泛应用，但缺点是数 根据参考电压矢量所在扇区利用相邻的两个非零矢量与两 字控制复杂，因此许多文献致力于寻找SVPWM的简化算 个零矢量共同作用，当参考电压进人下一个扇区，采用新的相邻两 法m]。文献[13改变了扇区划分方式，减少了一定的运算步骤； 矢量进行合成，当丁D一取足够小，电压空间矢量的轨迹近似圆形。 文献[2]使用新的扇区标号判别方法减少了三角运算，提高了运 传统SVPWM算法的扇区计算需要占用大量的处理器资 算速度。 源，编程复杂，对处理器性能的要求较高。本文通过对SVPWM 以上这些改进一定程度上简化了SVPWM的数字实现，但 内在原理的分析，在不改变系统控制策略的前提下简化算法的 由于简化都是针对传统调制算法的具体运算步骤进行的，因此 实现过程，避免了扇区计算，可以有效减小数字控制编程难度， 改进有限。本文通过对SVPWM的本质分析，提出了一种无扇 有利于实际应用。 区的全新实现方法。该方法改变了SVPWM调制算法的实现思 3新型SVPWM控制方法 想，将整个向量空间视为整体，省略扇区的概念来达到算法的简 在全桥逆变器中，三相的输出电压波形分别对应三个桥臂 化，与传统调制方法相比减小了编程难度，提高了运算实时性， 的开关状态，因此传统调制算法的八个基本电压矢量和扇区的 有利于数字实现。 概念实际上是为了方便运算引入的中间量。本文提出的新型空 2传统电压空间矢量脉宽调制方法 问矢量调制算法减少了这些中间量的运算，无需扇区计算，直接i， 三相全桥逆变器共八种开关模式，分别对应八个基本电压 利用三相桥臂对应的开关状态来合成参考电压矢量。根据三相。 空间矢量U0～U，，如图1所示。两个零矢量U0、U，幅值为0，位