空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)

PWM技術(shù)作為電力電子裝置的核心技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于變頻調(diào)速電機(jī)傳動(dòng)中，電機(jī)控制的最終目的是產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。在眾PWM調(diào)制方法中，空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)因其宜于數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)、輸出電流波形好且直流側(cè)電壓利用率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于兩電平電壓逆變器的控制中。

當(dāng)由三相對(duì)稱(chēng)的正弦電壓供電時(shí)，給出的電壓矢量為一個(gè)幅值與相電壓幅值相等的空間矢量，其端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，且旋轉(zhuǎn)的角速度為相電壓的電角頻率。由環(huán)球電機(jī)學(xué)理論知，電壓的積分即磁鏈。要想產(chǎn)生的定子磁鏈為理想的圓形，必須保持電壓空間矢量的幅值不變且相角連續(xù)變化。逆變器能輸出的電壓矢量數(shù)量很有限，SVPWM可以通過(guò)快速交替地輸出逆變器各電壓矢量，從而引導(dǎo)定子磁鏈形成接近圓形的軌跡。

圖1給出了三相電壓型逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每相都含有兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂均由一個(gè)可控器件和一個(gè)反并聯(lián)二極管組成。對(duì)于星型連接的負(fù)載，負(fù)載各相的相電壓可以通過(guò)計(jì)算負(fù)載中性點(diǎn)n與直流電源假想中點(diǎn)N的電位差求得。

如果單獨(dú)分別輸出6個(gè)非零基本空間電壓矢量，定子磁鏈?zhǔn)噶績(jī)H能構(gòu)成如圖2所示的六邊形磁場(chǎng)，而不能逼近圓形磁場(chǎng)。為了較好地逼近圓形磁場(chǎng)，應(yīng)該有盡量多的正多邊形邊，即應(yīng)該生成更多的逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)組合。SVPWM將逆變器和東莞電機(jī)看成一個(gè)整體，利用6個(gè)非零的基本空間電壓矢量完成線(xiàn)性組合可以獲得更多的開(kāi)關(guān)組合。當(dāng)控制系統(tǒng)根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算得到一個(gè)電壓空間矢量給定值Vs時(shí)，可以通過(guò)6個(gè)非零基本空間矢量中某相鄰兩個(gè)矢量來(lái)合成，若有多余時(shí)間可以分配給零矢量。控制電壓型逆變器使其在一個(gè)控制周期Ts內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸出的電壓空間矢量對(duì)時(shí)間的積分與Vs·Ts相等。