第八讲SVPWM控制要点分析.pptVIP

将上式变换到直角坐标系来表示，得 式中A=?ur1?，B=US，并令 。 求解上式可得： 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 u0 来填补。为了减少功率器件的开关次数，一般使 u7 和 u0 各占一半时间，因此 ≥ 0 开关状态顺序原则 在实际系统中，应该尽量减少开关状态变化时引起的开关损耗，因此不同开关状态的顺序必须遵守下述原则：任意一次电压矢量的变化只能有一个桥臂的开关动作，表现在二进制矢量表示中只有一位变化，以满足最小开关损耗。 这是因为如果允许有两个或三个桥臂同时动作，则在线电压的半周期内会出现反极性的电压脉冲，产生反向转矩，引起转矩脉动和电磁噪声。 在图2-28中，逆变器的一个工作周期中六个电压空间矢量形成六个扇区，每个区间为?/3电角度。 各工作区间对称，一个扇区的状态可推广到其它扇区。 在常规六拍逆变器中一个扇区只有一个开关状态起作用，而SVPWM控制是把每一扇区再分成若干个小区间。 每个小区间有若干个线性组合的电压空间矢量ur按一定规律作用，从而可以获得逼近圆形的多边形旋转磁场。 一个扇区内所分的小区间越多，就越能逼近圆形旋转磁场。 图2-28b 电压空间矢量图 (010) C (001) (011) （101） (100) (110) Re A Im B Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ o 每一个 T0 相当于 PWM电压波形中的一个脉冲波。例如： 图2-28b所示扇区内的区间包含t1， t2，t7 和 t8 共4段，相应的电压空间矢量为 u1，u2，u7 和 u8 ，即 100，110，111 和 000 共4种开关状态。 为了使电压波形对称，把每种状态的作用时间都一分为二，因而形成电压空间矢量的作用序列为其中1表示作用u1 ，2表示作用u2 ，…。 这样，在这一个时间内，逆变器三相的开关状态序列为100，110，111，000，000，111，110，100。 按照最小开关损耗原则进行检查，发现上述1278的顺序是不合适的。 为此，应该把切换顺序改即开关状态序列为000，100，110，111，111，110，100，000，这样就能满足每次只切换一个开关的要求了。 T0 区间的电压波形 第Ⅰ扇区内一段T0区间的开关序列与逆变器三相电压波形 虚线间的每一小段表示一种工作状态 如上所述，如果一个扇区分成4个小区间，则一个周期中将出现24个脉冲波，而功率器件的开关次数还更多，须选用高开关频率的功率器件。当然，一个扇区内所分的小区间越多，就越能逼近圆形旋转磁场。 由电机学原理，交流电动机的转速取决于旋转磁场的速度，即定子磁链矢量的旋转速度。 由前面的分析可知，当忽略定子绕组电阻压降（该值一般很小）时，定子磁链矢量的变化率与电压矢量幅值成正比。因此通过改变电压矢量的大小可以改变旋转磁场的旋转速度即控制电动机的转速。 电动机的转速控制 可采用下述两种不同的方式： （1）改变逆变器直流侧电压。 逆变器的直流电源电压Ud改变后各电压矢量皆成比例变化 优点：磁通（磁链）与转矩（转速）分别进行控制，可按保持磁链矢量幅值不变及减小谐波影响选取电压矢量，优化PWM逆变器的开关模式； 其缺点是需要采用可控整流电路或采用斩波器进行直流调压，增加了控制电路的复杂程度。 适合于在电动机额定转速以下降压调速的恒转矩控制方式。额定转速以上的恒功率控制可采用弱磁方式，即保持PWM逆变器直流侧电压不变，电动机转速将随给定磁链的减小而升高。 改变电压矢量的幅值控制电动机转速的方法 （2）通过插入零电压矢量控制电动机的转速。 8个电压矢量中有2个是零矢量（u0，u7），由上述分析，磁链矢量?i的旋转速度近似与所选的电压矢量幅值成正比。 因此，如果某时刻选取的是零电压矢量，则该时刻的磁链矢量的旋转速度近似为零，这样就可以通过适当选用零电压矢量来降低磁链矢量?i的旋转速度。 小 结 （1）电动机旋转磁场逼近圆形的程度取决于小区间时间T0的长短，T0越小，旋转磁场越逼近圆形，但T0的最小值受功率开关器件允许的开关频率的限制。 （2）利用电压空间矢量直接生成PWM脉冲，计算简便。 （3）采用电压空间矢量PWM控制时，逆变器输出线电压基波最大幅值为直流侧电压，这比一般的SPWM逆变器输出电压高15%。 （4） SVPWM控制直接着眼于如何使电动机获得圆形磁场，从而获得均匀的电磁转矩，有效地抑制了转矩脉动和噪声。