1、第二章第二章 SVPWM控制專題控制專題山東大學(xué)山東大學(xué)4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 問題的提出問題的提出 經(jīng)典的經(jīng)典的SPWMSPWM控制主要著眼于使變頻器的輸出電壓盡控制主要著眼于使變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波；量接近正弦波； 電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流，使之在正弦電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流，使之在正弦波附近變化，這就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步；波附近變化，這就比只要求正弦電壓前進(jìn)了一步； 然而交流電動機需要輸入三相正弦電流的然而交流電動機需要輸入三相正弦電流的最終目的最終目的是是在電動機空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生在電動機空間形成圓形旋

2、轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的電恒定的電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 如果把逆變器和交流電動機視為一體，按照跟蹤圓形旋如果把逆變器和交流電動機視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制轉(zhuǎn)磁場來控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作方法稱作“磁鏈跟蹤控制磁鏈跟蹤控制”。 下面的討論將表明，磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓下面的討論將表明，磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又稱空間矢量得到的，所以又稱“電壓空間矢量電壓空間矢量PWMPWM（SVPWMSVPWM，Space Vector PWMSpace

3、 Vector PWM）控制）控制”。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制空間矢量的定義空間矢量的定義交流電動機繞組的電壓、交流電動機繞組的電壓、電流、磁鏈等物理量都電流、磁鏈等物理量都是隨時間變化的，如果是隨時間變化的，如果再考慮到它們所在繞組再考慮到它們所在繞組的空間位置，如圖所示，的空間位置，如圖所示，可以定義為空間矢量可以定義為空間矢量u uA0A0，u uB0 B0 ，u uC0C0 。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v 定子電壓空間矢量：定子電壓空間矢量：uA0 、 uB0 、 uC0 的方向始終處于各的方向始終處于各相繞組的軸線

4、上，而大小則隨時間按正弦規(guī)律脈動，時間相繞組的軸線上，而大小則隨時間按正弦規(guī)律脈動，時間相位互相錯開的角度也是相位互相錯開的角度也是120。v 合成空間矢量：合成空間矢量：由三相定子電壓空間矢量相加合成的空間由三相定子電壓空間矢量相加合成的空間矢量矢量 us 是一個旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值是每相電壓值是一個旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值是每相電壓值的的3/2倍。倍。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制合成空間矢量合成空間矢量 us 用公式表示，則有用公式表示，則有 （2-14） 3/4CO3/2BOAOjjseueuuu 如果如果uAO、uBO、uCO是角頻率為是角頻率為 1

5、的三相對稱正弦波電的三相對稱正弦波電壓，那么電壓矢量壓，那么電壓矢量uS就是以角頻率就是以角頻率 1按逆時針方向勻速按逆時針方向勻速旋轉(zhuǎn)的空間矢量。而空間矢量旋轉(zhuǎn)的空間矢量。而空間矢量uS在三相坐標(biāo)軸（在三相坐標(biāo)軸（A，B，C）上的投影就是對稱的三相正弦量。）上的投影就是對稱的三相正弦量。 4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系用合成空間矢量表示的定子電壓方程式為用合成空間矢量表示的定子電壓方程式為tRddssssIu式中式中 us 定子三相電壓合成空間矢量；定子三相電壓合成空間矢量； Is 定子三相電流合成空間矢量；定

6、子三相電流合成空間矢量；s 定子三相磁鏈合成空間矢量。定子三相磁鏈合成空間矢量。 （2-15） 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系 當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速不是很低時，定子電阻壓降在式（當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速不是很低時，定子電阻壓降在式（2-152-15）中所占的成分很小，可忽略不計，則定子合成電壓與合成中所占的成分很小，可忽略不計，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為 t ddssu （2-16） t dssu（2-17） 或 4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制v磁鏈軌跡磁鏈軌跡 當(dāng)電動機由三相平衡正弦電壓供電時，電動機定子當(dāng)電動機由三相平衡

7、正弦電壓供電時，電動機定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈?zhǔn)噶宽敹舜沛湻岛愣?，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈?zhǔn)噶宽敹说倪\動軌跡呈圓形（一般簡稱為的運動軌跡呈圓形（一般簡稱為磁鏈圓磁鏈圓）。這樣的定子）。這樣的定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量可用下式表示。磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量可用下式表示。t1jmse（2-18） 其中其中 m是磁鏈?zhǔn)谴沛渟的幅值，的幅值， 1為其旋轉(zhuǎn)角速度。為其旋轉(zhuǎn)角速度。4. 電壓空間矢量電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制）控制 由式（由式（2-16）和式（）和式（2-18）可得）可得)2( jm1jm1jms111eej)e(ddttttu（2-19） 上式表明，當(dāng)磁鏈幅值一定時，上式表明

8、，當(dāng)磁鏈幅值一定時，us的大小與的大小與 1（或供電（或供電電壓頻率）成正比，其方向則與磁鏈?zhǔn)噶空唬创沛滊妷侯l率）成正比，其方向則與磁鏈?zhǔn)噶空?，即磁鏈圓的切線方向圓的切線方向磁鏈軌跡與電壓空間矢量運動軌跡的關(guān)系磁鏈軌跡與電壓空間矢量運動軌跡的關(guān)系 如圖所示，當(dāng)磁鏈?zhǔn)噶吭谌鐖D所示，當(dāng)磁鏈?zhǔn)噶吭诳臻g旋轉(zhuǎn)一周時，電壓矢量也空間旋轉(zhuǎn)一周時，電壓矢量也連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運連續(xù)地按磁鏈圓的切線方向運動動2 弧度，其軌跡與磁鏈圓重弧度，其軌跡與磁鏈圓重合。合。 這樣，電動機旋轉(zhuǎn)磁場的這樣，電動機旋轉(zhuǎn)磁場的軌跡問題就可轉(zhuǎn)化為電壓空間軌跡問題就可轉(zhuǎn)化為電壓空間矢量的運動軌跡問題矢量的運動軌跡問題。

9、三相逆變器的開關(guān)狀態(tài)表三相逆變器的開關(guān)狀態(tài)表v 以以u0，u1，u2 u7分別分別表示表示8個工作狀態(tài)對應(yīng)的個工作狀態(tài)對應(yīng)的電壓空間矢量，在復(fù)平電壓空間矢量，在復(fù)平面上可以得到如圖面上可以得到如圖2-28所示的電壓空間矢量圖。所示的電壓空間矢量圖。其中，其中，u0和和u7對應(yīng)著電對應(yīng)著電動機三相繞組電壓為零，動機三相繞組電壓為零，故稱為零矢量。故稱為零矢量。 (010)C(001)( (011)（101）(100)(110)1u2u3u4u5u6uReAImB圖圖2-28a 電壓空間矢量電壓空間矢量 電壓空間矢量的扇區(qū)劃分電壓空間矢量的扇區(qū)劃分 為了討論方便起見，可把逆變器的一個工作周期用為了

10、討論方便起見，可把逆變器的一個工作周期用6個個電壓空間矢量劃分成電壓空間矢量劃分成6個區(qū)域，稱為扇區(qū)（個區(qū)域，稱為扇區(qū)（Sector），如圖），如圖所示的所示的、，每個扇區(qū)對應(yīng)的時間均為，每個扇區(qū)對應(yīng)的時間均為 /3 。圖圖2-28b 電壓空間矢量圖電壓空間矢量圖(010)C(001)( (011)（101）(100)(110)1u2u3u4u5u6uReAImB 對于六脈波的逆變器，在其輸出的每個周期中對于六脈波的逆變器，在其輸出的每個周期中6 種有種有效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。逆變器每隔效的工作狀態(tài)各出現(xiàn)一次。逆變器每隔 /3 時刻就切換一時刻就切換一次工作狀態(tài)（即換相），而在這次工作狀態(tài)（

11、即換相），而在這 /3 時刻內(nèi)則保持不變。時刻內(nèi)則保持不變。 v 隨著逆變器工作狀態(tài)的切換，電壓空間矢量的幅值不隨著逆變器工作狀態(tài)的切換，電壓空間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn)變，而相位每次旋轉(zhuǎn) /3 ，直到一個周期結(jié)束。，直到一個周期結(jié)束。 這樣，在一個周期中這樣，在一個周期中 6 6 個電壓空間矢量共個電壓空間矢量共轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過 2 2 弧度，形成弧度，形成一個封閉的正六邊形，一個封閉的正六邊形，如圖所示。如圖所示。 圖圖2-29 六脈波逆變器供電時電壓空間矢量與磁鏈?zhǔn)噶苛}波逆變器供電時電壓空間矢量與磁鏈?zhǔn)噶?12 在在 /3 所對應(yīng)的時間所對應(yīng)的時間 t 內(nèi)，施加內(nèi)，施加 u1的結(jié)果是使定

12、的結(jié)果是使定子磁鏈子磁鏈 1 產(chǎn)生一個增量產(chǎn)生一個增量 ，其幅值與其幅值與|u1|成正比，方成正比，方向與向與u1一致，最后得到新的磁鏈，而一致，最后得到新的磁鏈，而 11 ut 可見，可見，在任何時刻，所產(chǎn)生的磁鏈增量的方向決定在任何時刻，所產(chǎn)生的磁鏈增量的方向決定于所施加的電壓，其幅值則正比于施加電壓的時間于所施加的電壓，其幅值則正比于施加電壓的時間。（2-20） 如果如果 u1 的作用時間的作用時間 t 小于小于 /3 ，則，則 i 的幅值的幅值也按比例地減小。也按比例地減小。依此類推，可以寫成依此類推，可以寫成 的通式的通式iiutii1i6 , 2 , 1i 總之，總之，在一個周期內(nèi)

13、，磁鏈空間矢量的尾部在在一個周期內(nèi)，磁鏈空間矢量的尾部在O點點，其頂端的運動軌跡也就是其頂端的運動軌跡也就是6個電壓空間矢量所圍成的正個電壓空間矢量所圍成的正六邊形。六邊形。可以得到的結(jié)論是：可以得到的結(jié)論是： 如果交流電動機僅由常規(guī)的六脈波逆變器供電，磁如果交流電動機僅由常規(guī)的六脈波逆變器供電，磁鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場，這顯然不象在正弦鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場，這顯然不象在正弦波供電時所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場那樣能使電動機獲波供電時所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場那樣能使電動機獲得勻速運行。得勻速運行。 如果想獲得更多邊形或逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，就必如果想獲得更多邊形或逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，就必須在每一個

14、期間內(nèi)出現(xiàn)多個工作狀態(tài)，以形成更多須在每一個期間內(nèi)出現(xiàn)多個工作狀態(tài)，以形成更多的相位不同的電壓空間矢量。的相位不同的電壓空間矢量。 逆變器的電壓空間矢量雖然只有逆變器的電壓空間矢量雖然只有8個，但可以利用個，但可以利用現(xiàn)代電力電子器件開關(guān)頻率高的優(yōu)勢，將已有的現(xiàn)代電力電子器件開關(guān)頻率高的優(yōu)勢，將已有的8個電個電壓空間矢量進(jìn)行壓空間矢量進(jìn)行線性組合線性組合，獲得更多的與，獲得更多的與u1 u6相位不相位不同的等幅不同相的電壓空間矢量，從而用盡可能多的同的等幅不同相的電壓空間矢量，從而用盡可能多的多邊形磁鏈軌跡逼近理想的圓形磁場。多邊形磁鏈軌跡逼近理想的圓形磁場。要有效地控制磁鏈軌跡，必須解決三個

15、問題：要有效地控制磁鏈軌跡，必須解決三個問題：（1）如何選擇電壓矢量；）如何選擇電壓矢量；（2）如何確定各電壓矢量的作用時間；）如何確定各電壓矢量的作用時間；（3）如何確定各電壓矢量的作用次序。）如何確定各電壓矢量的作用次序。 圖2-28b中6個扇區(qū)，可選擇相鄰的兩個電壓矢量用于合成所夾扇區(qū)內(nèi)的任意電壓矢量。 v 在常規(guī)六拍逆變器中一個扇區(qū)僅包含兩個開關(guān)工作狀態(tài)。v 實現(xiàn)SVPWM控制就是要把每一扇區(qū)再分成若干個對應(yīng)于時間 T0 的小區(qū)間。按照上述方法插入若干個線性組合的新電壓空間矢量 us，以獲得優(yōu)于正六邊形的多邊形（逼近圓形）旋轉(zhuǎn)磁場。 電壓空間矢量的線性組合與電壓空間矢量的線性組合與SV

16、PWM控制控制圓形旋轉(zhuǎn)磁場逼近方法圓形旋轉(zhuǎn)磁場逼近方法 PWM控制顯然可以適應(yīng)上述要求，問題是，怎樣控制PWM的開關(guān)時間才能逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 科技工作者已經(jīng)提出過多種實現(xiàn)方法，例如線性組合法，三段逼近法，比較判斷法等，這里只介紹線性組合法。 基本思路基本思路圖圖 逼近圓形時的磁鏈增量軌跡逼近圓形時的磁鏈增量軌跡如果要逼近圓形，可以增加切換次數(shù)，設(shè)想磁鏈增量由圖中的11 ， 12 ， 13 ， 14 這4段組成。這時，每段施加的電壓空間矢量的相位都不一樣，可以用基本電壓矢量線性組合的方法獲得。 線性組合的方法線性組合的方法圖圖2-30 電壓空間矢量的線性組合電壓空間矢量的線性組合 圖2-30表

17、示由電壓空間矢量和的線性組合構(gòu)成新的電壓矢量。 設(shè)在一段換相周期時間T0 中，可以用兩個矢量之和表示由兩個矢量線性組合后的電壓矢量us = ur1 ，新矢量的相位為 。v 圖2-30表示了由u1、u2構(gòu)成新的電壓空間矢量的線性組合，v 設(shè)在原u1狀態(tài)結(jié)束后，期望在時間T0內(nèi)電壓空間矢量ur1起作用，并有ur1=u1。v 采用部分u1矢量和部分u2矢量求和得到矢量ur1，v t1u1/T0和t2u2/T0分別表示部分u1和部分u2矢量，它們合成矢量為ur1。v us與u1和u2相位均不同，而幅值相同。v 新的電壓矢量ur1的作用時間為T0，因而產(chǎn)生的磁鏈增量l1 = ur1T0，如圖2-31所示

18、。v 在下一個T0期間，仍選用u1和u2的線性組合，但兩者的作用時間與前一區(qū)間不同，這樣就可以獲得與us相位不同的電壓矢量ur2，相應(yīng)的磁鏈增量為l2 。v 由若干個不同相位的li（i=1，2，3，）組成的磁鏈?zhǔn)噶宽敹塑壽E呈一新的多邊形，比正六邊形更接近圓形。ur1u2 20 0211412圖圖2-31 電壓空間矢量控制時的磁鏈增量軌跡電壓空間矢量控制時的磁鏈增量軌跡v 根據(jù)磁鏈幅值應(yīng)為恒值的要求，可利用式（2-17）寫出下列方程式：v 在上式中，u1作用時間為t1，u2作用時間為t2，按獲得圓形旋轉(zhuǎn)磁場的要求，ur1作用時間應(yīng)為T0，但T0不一定正好等于t1+t2，其時間的差額就由零矢量u0

19、（或u7）來補足。（2-21）0212111002010r1TttttttTdtdtdtdtuuuu0212111002010r1TttttttTv 應(yīng)當(dāng)指出，零矢量作用期間磁鏈實際上處于靜止等待狀態(tài)。v 在式（2-21）中，u0的幅值為零，故： 22110r1ttTv 將上式變換到直角坐標(biāo)系來表示，得將上式變換到直角坐標(biāo)系來表示，得330121000/sin/cosBtBtsincosAT式中式中A= ur1 ，B=US，并令，并令 。求解上式可得：求解上式可得： MUAd) 2/3(0020013sinMTtsinMT 零矢量的使用零矢量的使用 換相周期 T0 應(yīng)由旋轉(zhuǎn)磁場所需的頻率決定，

20、 T0 與 t1+ t2 未必相等，其間隙時間可用零矢量 u7 或 u0 來填補。為了減少功率器件的開關(guān)次數(shù)，一般使 u7 和 u0 各占一半時間，因此)(2121007ttTtt 開關(guān)狀態(tài)順序原則開關(guān)狀態(tài)順序原則v 在實際系統(tǒng)中，應(yīng)該盡量減少開關(guān)狀態(tài)變化時引起的開關(guān)損耗，因此不同開關(guān)狀態(tài)的順序必須遵守下述原則：任意一次電壓矢量的變化只能有一個橋臂的開關(guān)動任意一次電壓矢量的變化只能有一個橋臂的開關(guān)動作，表現(xiàn)在二進(jìn)制矢量表示中只有一位變化作，表現(xiàn)在二進(jìn)制矢量表示中只有一位變化，以滿足最滿足最小開關(guān)損耗。小開關(guān)損耗。 v 這是因為如果允許有兩個或三個橋臂同時動作，則在線電壓的半周期內(nèi)會出現(xiàn)反極性的

21、電壓脈沖，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)矩脈動和電磁噪聲。 v 在圖2-28中，逆變器的一個工作周期中六個電壓空間矢量形成六個扇區(qū)，每個區(qū)間為/3電角度。v 各工作區(qū)間對稱，一個扇區(qū)的狀態(tài)可推廣到其它扇區(qū)。v 在常規(guī)六拍逆變器中一個扇區(qū)只有一個開關(guān)狀態(tài)起作用，而SVPWM控制是把每一扇區(qū)再分成若干個小區(qū)間。v 每個小區(qū)間有若干個線性組合的電壓空間矢量ur按一定規(guī)律作用，從而可以獲得逼近圓形的多邊形旋轉(zhuǎn)磁場。v 一個扇區(qū)內(nèi)所分的小區(qū)間越多，就越能逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。圖圖2-28b 電壓空間矢量圖電壓空間矢量圖(010)C(001)( (011)（101）(100)(110)1u2u3u4u5u6uReAIm

22、B8u7uov 每一個 T0 相當(dāng)于 PWM電壓波形中的一個脈沖波。例如：v 圖2-28b所示扇區(qū)內(nèi)的區(qū)間包含t1， t2，t7 和 t8 共4段，相應(yīng)的電壓空間矢量為 u1，u2，u7 和 u8 ，即 100，110，111 和 000 共4種開關(guān)狀態(tài)。 為了使電壓波形對稱，把每種狀態(tài)的作用時間都一分為二，因而形成電壓空間矢量的作用序列為：12788721，其中1表示作用u1 ，2表示作用u2 ，。 這樣，在這一個時間內(nèi)，逆變器三相的開關(guān)狀態(tài)序列為100，110，111，000，000，111，110，100。 按照最小開關(guān)損耗原則進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)上述1278的順序是不合適的。 為此，應(yīng)該把切

23、換順序改為81277218，即開關(guān)狀態(tài)序列為000，100，110，111，111，110，100，000，這樣就能滿足每次只切換一個開關(guān)的要求了。 T0 區(qū)間的電壓波形區(qū)間的電壓波形 第扇區(qū)內(nèi)一段T0區(qū)間的開關(guān)序列與逆變器三相電壓波形虛線間的每一小段表示一種工作狀態(tài) 如上所述，如果一個扇區(qū)分成4個小區(qū)間，則一個周期中將出現(xiàn)24個脈沖波，而功率器件的開關(guān)次數(shù)還更多，須選用高開關(guān)頻率的功率器件。當(dāng)然，一個扇區(qū)內(nèi)所分的小區(qū)間越多，就越能逼近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 v 由電機學(xué)原理，交流電動機的轉(zhuǎn)速取決于旋轉(zhuǎn)磁場的速度，由電機學(xué)原理，交流電動機的轉(zhuǎn)速取決于旋轉(zhuǎn)磁場的速度，即定子磁鏈?zhǔn)噶康男D(zhuǎn)速度。即定子磁鏈

24、矢量的旋轉(zhuǎn)速度。v 由前面的分析可知，當(dāng)忽略定子繞組電阻壓降（該值一般由前面的分析可知，當(dāng)忽略定子繞組電阻壓降（該值一般很?。r，定子磁鏈?zhǔn)噶康淖兓逝c電壓矢量幅值成正比。很?。r，定子磁鏈?zhǔn)噶康淖兓逝c電壓矢量幅值成正比。因此通過改變電壓矢量的大小可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速因此通過改變電壓矢量的大小可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度即控制電動機的轉(zhuǎn)速。度即控制電動機的轉(zhuǎn)速。 v電動機的轉(zhuǎn)速控制電動機的轉(zhuǎn)速控制v 可采用下述兩種不同的方式：可采用下述兩種不同的方式：v （1）改變逆變器直流側(cè)電壓。）改變逆變器直流側(cè)電壓。v 逆變器的直流電源電壓逆變器的直流電源電壓Ud改變后各電壓矢量皆成比例變化改變后各

25、電壓矢量皆成比例變化v 優(yōu)點：磁通（磁鏈）與轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速）分別進(jìn)行控制，可按保持磁鏈?zhǔn)竷?yōu)點：磁通（磁鏈）與轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速）分別進(jìn)行控制，可按保持磁鏈?zhǔn)噶糠挡蛔兗皽p小諧波影響選取電壓矢量，優(yōu)化量幅值不變及減小諧波影響選取電壓矢量，優(yōu)化PWM逆變器的開關(guān)逆變器的開關(guān)模式；模式；v 其缺點是需要采用可控整流電路或采用斬波器進(jìn)行直流調(diào)壓，增加了其缺點是需要采用可控整流電路或采用斬波器進(jìn)行直流調(diào)壓，增加了控制電路的復(fù)雜程度。控制電路的復(fù)雜程度。v 適合于在電動機額定轉(zhuǎn)速以下降壓調(diào)速的恒轉(zhuǎn)矩控制方式。額定轉(zhuǎn)速適合于在電動機額定轉(zhuǎn)速以下降壓調(diào)速的恒轉(zhuǎn)矩控制方式。額定轉(zhuǎn)速以上的恒功率控制可采用弱磁方式，即保持以上

26、的恒功率控制可采用弱磁方式，即保持PWM逆變器直流側(cè)電壓逆變器直流側(cè)電壓不變，電動機轉(zhuǎn)速將隨給定磁鏈的減小而升高。不變，電動機轉(zhuǎn)速將隨給定磁鏈的減小而升高。改變電壓矢量的幅值控制電動機轉(zhuǎn)速的方法改變電壓矢量的幅值控制電動機轉(zhuǎn)速的方法v （2）通過插入零電壓矢量控制電動機的轉(zhuǎn)速。）通過插入零電壓矢量控制電動機的轉(zhuǎn)速。 v 8個電壓矢量中有個電壓矢量中有2個是零矢量（個是零矢量（u0，u7），由上述分析，），由上述分析，磁鏈?zhǔn)噶看沛準(zhǔn)噶?i的旋轉(zhuǎn)速度近似與所選的電壓矢量幅值成正比。的旋轉(zhuǎn)速度近似與所選的電壓矢量幅值成正比。v 因此，如果某時刻選取的是零電壓矢量，則該時刻的磁鏈因此，如果某時刻選取的

27、是零電壓矢量，則該時刻的磁鏈?zhǔn)噶康男D(zhuǎn)速度近似為零，這樣就可以通過適當(dāng)選用零電矢量的旋轉(zhuǎn)速度近似為零，這樣就可以通過適當(dāng)選用零電壓矢量來降低磁鏈?zhǔn)噶繅菏噶縼斫档痛沛準(zhǔn)噶?i i的旋轉(zhuǎn)速度。的旋轉(zhuǎn)速度。小小 結(jié)結(jié)v （1）電動機旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形的程度取決于小區(qū)間時間）電動機旋轉(zhuǎn)磁場逼近圓形的程度取決于小區(qū)間時間T0的長短，的長短，T0越小，旋轉(zhuǎn)磁場越逼近圓形，但越小，旋轉(zhuǎn)磁場越逼近圓形，但T0的最小值受功率開關(guān)器件允許的的最小值受功率開關(guān)器件允許的開關(guān)頻率的限制。開關(guān)頻率的限制。v （2）利用電壓空間矢量直接生成）利用電壓空間矢量直接生成PWM脈沖，計算簡便。脈沖，計算簡便。v （3）采用電壓空

28、間矢量）采用電壓空間矢量PWM控制時，逆變器輸出線電壓基波最大幅控制時，逆變器輸出線電壓基波最大幅值為直流側(cè)電壓，這比一般的值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM逆變器輸出電壓高逆變器輸出電壓高15%。 v （4） SVPWM控制直接著眼于如何使電動機獲得圓形磁場，從而獲控制直接著眼于如何使電動機獲得圓形磁場，從而獲得均勻的電磁轉(zhuǎn)矩，有效地抑制了轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲。得均勻的電磁轉(zhuǎn)矩，有效地抑制了轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲。v 思考題：思考題：v 電流跟蹤控制的滯環(huán)環(huán)寬應(yīng)如何選擇？電流跟蹤控制的滯環(huán)環(huán)寬應(yīng)如何選擇？v 如何運用已有的如何運用已有的8個電壓空間矢量進(jìn)行線性組合，獲得與個電壓空間矢量進(jìn)行線性組合，獲得與

29、u1 u6相位不相位不同的電壓空間矢量？同的電壓空間矢量？v 請畫出請畫出SVPWM控制方式下，第控制方式下，第扇區(qū)內(nèi)一段扇區(qū)內(nèi)一段T0區(qū)間的開關(guān)序列與區(qū)間的開關(guān)序列與逆變器三相電壓波形（依據(jù)最小開關(guān)損耗的原則）。逆變器三相電壓波形（依據(jù)最小開關(guān)損耗的原則）。五、優(yōu)化五、優(yōu)化PWM技術(shù)技術(shù)v 優(yōu)化PWM即根據(jù)某一額定目標(biāo)將所有工作頻率范圍內(nèi)的開關(guān)角度預(yù)先計算出來，然后通過查表或其他方式輸出，形成PWM波形 。v 低次諧波消去法:v 效率最優(yōu)法:v 轉(zhuǎn)矩脈動最小PWM: 特定諧波消去法的輸出波形特定諧波消去法的輸出波形圖6-9OtuoUd-Ud2a1a2a3圖2-32 特定諧波消去法的輸出PWM

30、波形v 采用直接計算的下圖中各脈沖起始與終了相位1， 2， m的方法，以消除指定次數(shù)的諧波，構(gòu)成近似正弦的PWM波形（Selected Harmonics Elimination PWMSHEPWM）。消除指定次數(shù)諧波的PWM 控制技術(shù) 對圖2-32的PWM波形作傅氏分析可知，其k次諧波相電壓幅值的表達(dá)式為 （2-27） 式中 Ud變壓變頻器直流側(cè)電壓； 1以相位角表示的PWM波形第i個起始或終了時刻。mkkUU1iiidkmcos) 1( 從理論上講，要消除第k次諧波分量，只須令式（2-27）中的，并滿足基波幅值為所要求的電壓值，從而解出相應(yīng)的值即可。 然而，圖2-32的輸出電壓波形為一組正負(fù)相間的PWM波，它不僅半個周期對稱，而且有1/4周期按縱軸對稱的性質(zhì)。在1/4周期內(nèi)，有 m 個值，即 m 個待定參數(shù)，這些參數(shù)代表了可以用于消除指定諧波的自由度。 其中除了必須滿足的基波幅值外，尚有（m-1）個可選的參數(shù)，它們分別代表了可消除諧波的數(shù)量。 例如，取 m=5，可消除 4 個不同次數(shù)的諧波。常常希望消除影響最大的 5、7、11、13 次諧波，就讓這些諧波電壓的幅值為零，并令基波幅為需要值，代入式（2-27）可得一組三角函數(shù)的聯(lián)立方程。需要值54321dm1cos2cos2cos2cos2cos212UU05cos25cos25cos25c