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svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM区别-在任何时刻,所产生的磁链增量的方向决定于所施加的电压,其幅值则正比于施加电压的时间。

  本文首要是关于svpwm变频调速的相关介绍,并侧重对svpwm与SPWM进行了翔实的差异介绍。

  SVPWM

  SVPWM的首要思维是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子抱负磁链圆为参阅规范,以三相逆变器不同开关办法作恰当的切换,然后构成PWM波,以所构成的实践磁链矢量来追寻其精确磁链圆。传统的SPWM办法从电源的视点动身,以生成一个可调频调压的正弦波电源,而SVPWM办法将逆变体系和异步电机看作一个全体来考虑,模型比较简略,也便于微处理器的实时操控。

  原理

  一般的三相全桥是由六个开关器材构成的三个半桥。这六个开关器材组合起来(同一个桥臂的上下半桥的信号相反)共有8种安全的开关状况。 其间000、111(这里是表明三个上桥臂的开关状况)这两种开关状况在电机驱动中都不会发生有用的电流。因而称其为零矢量。别的6种开关状况别离是六个有用矢量。它们将360度的电压空间分为60度一个扇区,共六个扇区,运用这六个根本有用矢量和两个零量,能够组成360度内的任何矢量。

  当要组成某一矢量时先将这一矢量分化到离它最近的两个根本矢量,而后用这两个根本矢量去表明,而每个根本矢量的作用巨细就运用作用时刻长短去代表。用电压矢量依照不同的时刻份额去组成所需求的电压矢量。然后确保生成电压波形近似于正弦波。

  在变频电机驱动时,矢量方向是接连改变的,因而咱们需求不断的核算矢量作用时刻。为了核算机处理的便利,在组成时一般是定时器核算(如每0.1ms核算一次)。这样咱们只需算出在0.1ms内两个根本矢量作用的时刻就能够了。因为核算出的两个时刻的总和或许并不是0.1ms(比这小),而那剩余的时刻就按状况刺进适宜零矢量。 因为在这样处理时,组成的驱动波形和PWM很相似。因而咱们还叫它PWM,又因这种PWM是根据电压空间矢量去组成的,所以就叫它SVPWM了。

  svpwm变频调速原理

  SVPWM原理

  电压空间矢量PWM(SVPWM)的动身点与SPWM不同,SPWM调制是从三相沟通电源动身,其着眼点是怎么生成一个能够调压调频的三相对称正弦电源。而SVPWM是将逆变器和电动机当作一个全体,用八个根本电压矢量组成期望的电压矢量,树立逆变器功率器材的开关状况,并根据电机磁链和电压的联系,然后完成对电动机恒磁通变压变频调速。若疏忽定子电阻压降,当定子绕组施加抱负的正弦电压时,因为电压空间矢量为等幅的旋转矢量,故气隙磁通以稳定的角速度旋转,轨道为圆形。

  SVPWM比SPWM的电压运用率高15%,这是两者最大的差异,但两者并不是孤立的调制办法,典型的SVPWM是一种在SPWM的相调制波中加入了零序重量后进行规矩采样得到的成果,因而SVPWM有对应SPWM的办法。反之,一些性能优越的SPWM办法也能够找到对应的SVPWM算法,所以两者在谐波的大致方向上是共同的,只不过SPWM易于硬件电路完成,而SVPWM更适合于数字化操控体系。

  图 1中,开关矢量[ a b c ]T共有8种取值,即6个IGBT的开关状况的组合一共有8个,这8种开关组合决议了8个根本空间矢量,如图3所示。将两个相邻的根本空间矢量 U0和 U60所围住的电压Uout映射到和轴6-8上,得到式1,其间 T表明一个 PWM 周期时刻长度,T1和T2别离是在一个周期时刻T中根本空间矢量U0和U60各自的作用时刻,T是零矢量在一个周期中的作用时刻,T0+T1+T2=T。

  svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

  假如界说式2,则能够得到每个扇区中围住这个扇区的两个根本矢量在一个PWM周期中的作用时刻T1和 T29-10},如表 1所示。

  svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

  关于式3,界说3个变量a,b,c,假如Vref1》0,则a=1,不然a=0;假如 Vref2》0,则 b=1,不然b=0;假如Vref3》0,则c=1,不然c=0。设N=4c+2b+a,则很简略得到N与扇区数sector的对应联系,如表1。

  svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

  为了确保三相桥臂在一个PWM周期中导通的占空比,所应设置的比较值别离界说为Tcm1,Tcm2和Tcm3,并界说式4,则N与扇区数sector及Tcm 1,Tcm2和Tcm3的联系如表1所示。将Tcm1,Tcm2和Tcm3与设置为接连增 /减办法的DSP芯片定时器进行比较后得到PWM脉冲 ,操控图1中的3个桥臂的通断,然后在PM SM的3相定子绕组发生相位差为120°的正弦波形电流 ,构成圆形磁场,驱动电机作业。

  svpwm与SPWM差异

  依照波形面积持平的准则,每一个矩形波的面积与相应方位的正弦波面积持平,因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制办法称作正弦波脉宽调制(SPWM),这种序列的矩形波称作SPWM波。

  svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

  svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

  图为三相PWM波形,其间

  urU、urV、urW为U,V,W三相的正弦调制波uc为双极性三角载波;

  uUN’、uVN’、uWN’为U,V,W三相输出与电源中性点N之间的相电压矩形波形;

  uUV为输出线电压矩形波形,其脉冲幅值为+Ud和-Ud;

  uUN为三相输出与电机中点N之间的相电压。

  经典的SPWM操控首要着眼于使变压变频器的输出电压尽量挨近正弦波,并未顾及输出电流的波形。而电流滞环盯梢操控则直接操控输出电流,使之在正弦波邻近改变,这就比只需求正弦电压前进了一步。可是沟通电动机需求输入三相正弦电流的终究意图是在电动机空间构成圆形旋转磁场,然后发生稳定的电磁转矩。

  假如对准这一方针,把逆变器和沟通电动机视为一体,依照盯梢圆形旋转磁场来操控逆变器的作业,其作用应该更好。这种操控办法称作“磁链盯梢操控”,而磁链的轨道是替换是由运用不同的电压空间矢量得到的,所以又称“电压空间矢量PWM(SVPWM,Space Vector PWM)操控”。

  svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

  svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

  跟着逆变器作业状况的切换,电压空间矢量的幅值不变,而相位每次旋转π/3,直到一个周期完毕。这样,在一个周期中6个电压空间矢量共转过2π弧度,构成一个关闭的正六边形。

  在一个周期内,6个磁链空间矢量呈放射状,矢量的尾部都在O点,其顶端的运动轨道也就是6个电压空间矢量所围成的正六边形。

  svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM差异

  在任何时刻,所发生的磁链增量的方向决议于所施加的电压,其幅值则正比于施加电压的时刻。假如沟通电动机仅由惯例的六拍阶梯波逆变器供电,磁链轨道就是六边形的旋转磁场,这明显不象在正弦波供电时所发生的圆形旋转磁场那样能使电动机取得匀速运转。假如要迫临圆形,能够添加切换次数,想象磁链增量由图中的11,12,13,14这4段组成。这时,每段施加的电压空间矢量的相位都不相同,能够用根本电压矢量线性组合的办法取得。

  传统的SPWM办法从电源的视点动身,以生成一个可调频调压的正弦波电源为意图。SVPWM办法将逆变体系和异步电机看作一个全体来考虑,模型比较简略,也便于微处理器的实时操控。SVPWM自身的发生原理与PWM没有任何联系,仅仅像算了,SVPWM组成的驱动波形和PWM很相似,因而咱们还叫它PWM,又因这种PWM是根据电压空间矢量去组成的,所以就叫它SVPWM了。

  综上所述,SVPWM与SPWM的原理和来历有很大不同,可是他们的确异曲同工的。SPWM由三角波与正弦波调制而成,而SVPWM却能够看作由三角波与有必定三次谐波含量的正弦基波调制而成。相比之下SVPWM的首要有以下特色:

  (1)在每个小区间虽有屡次开关切换,但每次开关切换只触及一个器材, 所以开关损耗小。

  (2)运用电压空间矢量直接生成三相PWM波,核算简略。

  (3)逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压,比一般的SPWM逆变器 输出电压高15%

  结语

  关于svpwm变频调速的相关介绍就到这了,期望本文能对你有所协助。

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