永磁同步电机矢量控制——SVPWM(空间矢量脉宽调制)基本原理

本文详细阐述了SVPWM算法如何通过控制逆变器的六个开关状态,实现对电机的频率和幅值调整,特别强调了通过扇区划分和确定相邻矢量作用时间来优化开关切换次数。最后介绍了PWM占空比的计算方法,以确保最小化开关损耗。

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 本文结合前辈以及大佬们的资料,并加上自己的一点理解,做了一篇关于SVPWM基本原理的讲解

前文:合成矢量推导

这三个电压加在在了三个在空间中两两相差120°的绕组 上。而这三个电压又时间相位上互差120°

正文:为了达到控制电机的目的(调速),电机驱动系统要有能力给电机提供频率和幅值可以变化的电压。工业电源输出电压的频率和幅值是固定的。我们首先可以将工业电源输出的电压变为直流电压源,也就是图1中大家可以看到的Vdc,这一步叫做整流。这一直流电压源通过图1中的三相逆变器就可以变换为频率和幅值可以变化的电压,这一步叫做逆变。

SVPWM算法实际上计算的是上图所示逆变器的六个开关何时导通,何时切断。过控制这六个开关的导通和切断,配合左边的直流电压源Vdc,该逆变器可以在右侧三个电机定子相上产生所需要的正弦电压。注意,后面大家会看到该正弦电压是PWM形式的。这六个开关的开关状态是离散的,所以该算法很适合离散的数字系统。

在图1的三相逆变器中,每一相桥臂上的两个开关状态是互补的。如果该相上开关是导通的,那么下开关必然是切断的。我们可以先定义一个开关函数。

该状态对应的电机绕组连接图如下。

SVPWM算法都假设电机拥有三相平衡绕组,也就是说所有的电机三相的相电阻相等RA=RB=RC。相电阻RA和RC并联,它们的总电阻就是相电阻RA的一半。根据串联分压定理有:

N为中性线,VAN等表示A相电压(电机绕组的相到中性点的电压)将上面计算的值,代入三相对称正弦电压矢量合成公式:

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