2、SVPWM原理及实现学习笔记

1、概述

SVPWM 全称是空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation),核心是通过控制逆变器开关管的通断,合成一个逼近圆形旋转的电压空间矢量,从而驱动电机产生平稳的旋转磁场。

  1. 核心定义:基于 "电压空间矢量" 的思想,将逆变器的 6 个功率开关管(如 IGBT)的不同通断组合,对应成 8 个基本电压矢量(6 个有效矢量 + 2 个零矢量)。

  2. 核心目标:让逆变器输出的电压矢量,尽可能逼近理想的圆形旋转磁场,最终实现电机转矩平稳、电流谐波小的控制效果。

  3. 应用场景:主要用于三相交流电机驱动(如永磁同步电机、异步电机),也广泛应用于新能源汽车、光伏逆变器、UPS 等设备中。

2、工作原理

SVPWM 的工作过程可简化为 3 个关键步骤,本质是 "选矢量、算时间、定序列":

  1. 扇区判断:根据电机控制需求的 "参考电压矢量",确定其在空间坐标系(α-β 坐标系)中所处的扇区(共 6 个扇区,对应 6 个有效基本矢量)。

  2. 矢量作用时间计算:利用 "伏秒平衡" 原理,计算该扇区内相邻两个有效基本矢量,以及零矢量(不产生有效磁场的矢量)的作用时间,确保合成的矢量等效于参考电压矢量。

  3. 开关序列生成:按照特定规则(如 "最小开关动作" 原则),排列有效矢量和零矢量的导通顺序,生成逆变器开关管的 PWM 驱动信号,控制开关管通断。

3、逆变电路

  • 相电压(Phase Voltage) :测量对象是 "绕组"。即电机定子绕组的一端(相线)与绕组的公共连接点(中性点 N)之间的电压,用符号 Uₚ 表示。

  • 线电压(Line Voltage) :测量对象是 "电源线"。即从变频器或电源输出的任意两根相线(如 U 与 V、V 与 W、W 与 U)之间的电压,用符号 Uₗ 表示。

4、各电压空间矢量

其中U0是UVW三相上桥臂全开,U1是UVW三相上桥臂全关;

5、六边形磁场

磁链普赛因1和普赛因增量共同组成普赛因2,普赛因2和普赛因2的增量共同组成普赛因3,以此类推。。。。

6、合成圆形磁场

为了构建圆形磁场,每个扇区与其相邻的两个扇区,共三个扇区共同构成合成电压矢量;

7、电压空间矢量作用时间计算

该图中,只知道U2*T2,且U2*T2与U1*T1之间的角度为60度,便可以计算出U阿尔法,U贝塔的值;

8、合成矢量范围

9、PWM发波

10、扇区判断

11、矢量切换点

如果周期是200,那个ARR则设置为100,在PWM中心对齐的情况下,到达ARR的数值代表走了这个周期的一半;

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