空间电压矢量及其控制策略.ppt

空间电压矢量及其控制策略SVPWM技术优点：SVPWM提高了电压型逆变器的电压利用率和电动机的动态响应性能；同时还减小了电动机的转矩脉动等；简单的矢量模式切换更易于单片机的实现。基于固定开关频率的SVPWM电流控制SVPWM一般问题讨论sasbsc三相VSR不同开关组合时的交流侧电压可以用一个模为2vdc/3的空间电压矢量在复平面上表示出来。由于三相VSR开关的有限组合，因而其空间电压矢量只有23=8条，如图3-1所示，其中V0(000),V7(111)由于模为零而称为“零矢量”。某一开关组合就对应一条空间矢量，该开关组合时的va0,vb0,vc0,即为该空间矢量在三轴(a,b,c)上的投影。图3-1三相VSR空间电压矢量分布复平面上三相VSR空间电压矢量V*可定义为对于任意给定的三相基波电压va0,vb0,vc0，若考虑三相平衡系统，即va0+vb0+vc0=0，则可在复平面内定义电压空间矢量式(3-4)表明，如果va0,vb0,vc0是角频率为ω的三相对称正弦波电压，那么矢量V即为模为相电压峰值，且以角频率ω按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量V在三相坐标轴(a,b,c)上的投影就是对称的三相正弦量实际上，对于对称的三相VSR拓扑结构空间电压矢量的合成图3—2空间电压矢量分区及合成6条模为2vd/3的空间电压矢量将复平面均分成六个扇形区域I～VI对于任一扇形区域中的电压矢量V*，均可由该扇形区两边的VSR空间电压矢量来合成如果V*在复平面上匀速旋转，就对应得到了三相对称的正弦量。实际上，由于开关频率和矢量组合的限制，V*的合成矢量只能以某一步进速度旋转，从而使矢量端点运动轨迹为一多边形准圆轨迹。显然，PWM开关频率越高，多边形准圆轨迹就越接近圆。若v*在I区时，则V*可由Vl,V2和V0、7合成，依据平行四边形法则，有令V*与V1间的夹角为θ，由正弦定律算得零矢量的选择，主要考虑选择V0或V7应使开关状态变化尽可能少，以降低开关损耗。在一个开关周期中，令零矢量插入时间为T0,7，若其中插入V0的时间为T0=kT0,7，则插入V7的时间则为T7=(1-k)T0,7，其中0≤k≤1。实际上，对于三相VSR某一给定的电压空间矢量V*，常有几种合成方法，以下讨论均在VSR空间矢量I区域的合成。图3—3V*合成方法一a)V*合成b)开关函数波形c)频谱分布该方法将零矢量V0均匀地分布在V*矢量的起、终点上，然后依次由V1V2按三角形方法合成，如图3—3a所示。从该合成法的开关函数波形上(见图3—3b)分析，一个开关周期中，VSR上桥臂功率管共开关4次由于开关函数波形不对称，因此PWM谐波分量主要集中在开关频率fs以及2fs上，其频谱分布如图3—3c所示，显然在频率关处的谐波幅值较大。图3—4V*合成方法二a)V*合成b)开关函数波形c)频谱分布方法二的矢量合成仍然将零矢量V0均匀地分布在V*矢量的起、终点上。但与方法一不同的是，除零矢量外，V*依次由V1V2V1合成，并从V*矢量中点截出两个三角形，如图3—4a所示。由图3—4b的PWM开关函数波形分析，一个开关周期中VSR上桥臂功率管共开关4次，且波形对称;其PWM谐波分量仍主要分布在开关频率的整数倍频率附近，谐波幅值显然比方法一有所降低，其频谱分布如图3—4c所示。图3—5V*合成方法三a)V*合成b)开关函数波形c)频谱分布方法三将零矢量周期分成三段，其中V*矢量的起、终点上均匀地分布V0矢量，而在V*矢量中点处分布V7矢量，且T7=T0。除零矢量外，V*矢量合成与方法二类似，即均以V*矢量中点截出两三角形，V*的合成矢量如图3—5a所示。从开关函数波形(见图3—5b)可以看出，在一个PWM开关周期，该方法使VSR桥臂功率管开关6次且波形对称;其PWM谐波仍主要分布在开关频率的整数倍频率附近。显然，在频率fs附近处的谐波幅值降低十分明显，其频谱分布如图3—5c所示。VSR空间矢量合成，不同方法各有其优缺点。综合来看，第三种方法较好，该方法中开关损耗及谐波均相对较低；但从算法的简单性上看，第一种方法较好。