SVPWM原理推导与Mathcad建模控制实现-电子工程世界

前言：

SVPWM是变流器控制基础，其实现流程大致为，判断合成矢量所在扇区，计算相邻矢量作用时间，计算各桥臂导通时间，得到各相PWM占空比，更新相应寄存器值。输出开关控制信号。

1.判断矢量所在扇区：

根据参考矢量Vref与U4（100）夹角θ的大小可以很清楚的判断出Vref所处的扇区。

采用上述方法，只需经过简单的加减及逻辑运算即可确定所在的扇区。并且ABC实际就是8421bcd码，通过8421bcd码与十进制的对应关系就得到了扇区。

2.矢量作用时间：

Vref在六个扇区中的变化轨迹都是相同的，只需计算出Vref在一个扇区中变化时相邻矢量作用的时间，即可推导出所有的情况。以I扇区为例，计算一个增量位置矢量的作用时间：

通过以上定义与分析可以得到各矢量得状态保持时间。其它扇区的只需要将θ减去60°的n倍即可，n为扇区序号减1。Tx，Ty可分别计算两个参考矢量作用时间。

结论：该算法用到空间角度及三角函数，计算基本电压矢量作用时间。使得直接计算基本电压矢量作用时间变得十分困难。

一般都是建立在两相静止坐标系下，根据的值直接计算开关导通时间，因为的值在座标变换过程中本就会计算出一次，所以这样做便可省去一次三角函数计算，进而减小计算量。

参照T4,T6的作用时间推导，搭建其它扇区mathcad模型，计算矢量作用时间。

通过矢量作用时间的求解，可以发现这些结果可进一步简化计算结果：

定义X,Y,Z

3.输出开关控制信号：

要实现对开关导通与关断的有效控制，仅仅得到矢量作用时间是不够的，还需要根据矢量作用时间计算出每个开关导通和关断的具体时刻。还有如何产生实际的脉宽调制波形。

基本矢量排序：

根据八个基本电压空间矢量的大小和位置可知排序为462315，这六个矢量控制的是功率半导体-Mosfet或者IGBT；这些管子在开关和导通过程中会有热量产生，也就是开关损耗。为了最大限度的降低损耗，每个扇区（包含扇区内部）的开关切换，都需要保证只改动一个桥臂的动作，这样发热量最小，功率密度才能做的更高。

逆时针旋转（462315）：100—110—010—011—001—101

顺时针旋转（451326）：100-101-001-011-010-110

可得每个扇区的开关切换，只改变一个桥臂的动作

扇区内发波：

在SVPWM调制方案中，零矢量的选择是最具灵活性的，适当选择零矢量，可最大限度地减少开关次数，尽可能避免在负载电流较大的时刻的开关动作，最大限度地减少开关损耗。一个开关周期中空间矢量按分时方式发生作用，在时间上构成一个空间矢量的序列，空间矢量的序列组织方式有多种，按照空间矢量的对称性分类，可分为两相开关换流与三相开关换流。下面对常用的序列做分析。

七段式发波：

以减少开关次数为目标,按基本矢量排序的分配原则选定为：在每次开关状态转换时，只改变其中一相的开关状态。并且对零矢量在时间上进行了平均分配，以使产生的 PWM 对称，从而有效地降低PWM的谐波分量。当 U4(100)切换至 U0(000)时，只需改变A 相上下一对切换开关，若由U4(100)切换至 U7(111)则需改变 B、C 相上下两对切换开关，增加了一倍的切换损失。因此要改变电压向量 U4(100)、U2(010)、U1(001)的大小，需配合零电压向量 U0(000)，而要改变 U6(110)、U3(011)、U5(100)，需配合零电压向量 U7(111)。这样通过在不同区间内安排不同的开关切换顺序，就可以获得对称的输出波形。