99永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)分析空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)（SVPWM）也稱磁軌跡法，是近年發(fā)展的一種控制方法，它是由三相功率逆變器的六個功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形[14]。SVPWM是從電機(jī)的角度出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)能夠獲得磁場幅值恒定的一個圓形正向磁場。SVPWM技術(shù)與其他傳統(tǒng)SPWM相對的進(jìn)行比較，直流電壓利用率有了很大幅度的提高，并且容易實現(xiàn)控制數(shù)字化，SVPWM數(shù)學(xué)模型更加簡單，便于實時的分析以及控制，并且具有轉(zhuǎn)矩脈動小、電壓利用率高、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中。1.1SVPWM基本原理空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的理論基礎(chǔ)是平均值等效計算的原理，就是在一個基本的開關(guān)周期內(nèi)通過對基本電壓矢量加以計算進(jìn)行組合，使組合的矢量電壓平均值與給定電壓矢量相等。該技術(shù)控制的主要目標(biāo)就是使電機(jī)獲得一個幅值恒定的正圓形磁場，使電壓矢量的運(yùn)動軌跡接近一個理想的圓形。永磁同步電機(jī)的控制系統(tǒng)中廣泛采用的兩電平三相逆變器，其模型如圖2-5所示。它是一種將模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼并輸出的離散化系統(tǒng)。三相電壓源逆變換由6個開關(guān)管Sa、Sb、Sc、Sa、圖2-5PWM逆變器模型為了方便統(tǒng)計以及分析，將PWM逆變器的三個橋臂的開關(guān)狀態(tài)定義為SA、SB、SC，SA=0表示A相下橋臂導(dǎo)通上橋臂關(guān)斷，SA=1表示A相上橋臂導(dǎo)通下橋臂關(guān)斷，SB與SC同理。可以看出來共有8種開關(guān)狀態(tài)，其中，包括6種有效電壓輸出狀態(tài)U1（001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110），2種無效電壓輸出狀態(tài)U逆變器的一個基本的工作周期由6個非零基本電壓空間矢量劃分為六個空間區(qū)域，這六個區(qū)域又被稱為扇區(qū)，兩個零電壓空間矢量位于六扇區(qū)的中心。如圖2-6所示，在一個基本的控制周期內(nèi)，對于任意給定的參考電壓矢量Us圖2-6基本電壓空間矢量分布圖1.2SVPWM算法實現(xiàn)SVPMW技術(shù)的主要目的使通過不同的開關(guān)狀態(tài)組合得到一個參考電壓矢量，于是得出以下式子：T=T假設(shè)向量Uout在α?β軸的坐標(biāo)投影是uT1同樣可以計算出Uout在其他扇區(qū)內(nèi)空間矢量的作用時間。根據(jù)電壓空間矢量調(diào)制的原理，SVPWM具體實現(xiàn)方法主要包括：（1）判斷合成矢量Uout所處扇區(qū)；（2）根據(jù)扇區(qū)分配矢量的作用時間；（3）計算逆變器三個開關(guān)的切換時間以及確定開關(guān)狀態(tài)的切換順序（1）判斷合成矢量UoutSVPWM算法是基于兩相靜止α?β坐標(biāo)來實現(xiàn)的，首先要對電流內(nèi)環(huán)輸出的電壓空間矢量進(jìn)行Park變換得到uα、uβA=uN=sign(A)+2sign(B)+4sign(C)(2-20)其中，sign表示符號函數(shù)，定義為：sign(x)=1,x>0根據(jù)式（2-19），（2-20）和（2-21）可得到N值與扇區(qū)號的對應(yīng)關(guān)系如表1.2所示。表1.2N值與扇區(qū)的對應(yīng)關(guān)系N值123456扇區(qū)ⅡⅥⅠⅣⅢⅤ（2）根據(jù)扇區(qū)分配矢量的作用時間當(dāng)我們確定了任何一個電壓空間矢量Us所對應(yīng)的扇區(qū)時，都可用其扇區(qū)內(nèi)相鄰的兩個基本電壓空間矢量Uk、Uk+1和零矢量分別按各自的作用時間Tk、Tk+1UsT=其中：U4根據(jù)式（2-22）和式（2-23）可推出：T4=同理，可以推導(dǎo)出其他扇區(qū)內(nèi)在兩個基本電壓矢量上的作用時間，并推導(dǎo)出相應(yīng)的通用時間分配變量X、Y、Z且有：X=3在不同扇區(qū)內(nèi)合成的電壓空間矢量所需要的兩個非零基本電壓矢量作用時間T1、T表1.3相鄰基本非零矢量作用時間扇區(qū)號ⅠⅡⅢⅣⅤⅥTZ-ZX-X-YYTXY-Y-ZZ-X在計算結(jié)果中，如果出現(xiàn)了T1+T1T1（3）扇區(qū)相鄰矢量切換順序和時間的確定在實現(xiàn)SVPWM的過程中，需要確定逆變器開關(guān)的切換順序，因為它直接會對脈寬調(diào)制性能及開關(guān)損耗大小造成影響，在切換過程中要減少開關(guān)動作次數(shù)為原則。根據(jù)一個開關(guān)向量轉(zhuǎn)換成另一個開關(guān)向量的時候，只允許一個橋臂的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化；另外因為SVPWM是一種對稱式的結(jié)構(gòu)，事實上每個基本矢量的作用時間都會被一分為二，同時零矢量作用時間會進(jìn)一步等分給U0、U圖2-7扇區(qū)Ⅲ的開關(guān)切