SVPWM调制中非零基础矢量的幅值是2/3Udc还是Udc?

article/2025/10/18 18:40:36

1:、三相电压空间矢量的合成

设直流母线侧电压为Udc,逆变器输出的三相相电压为UA、UB、UC、其分别加在空间上互差120°的三相静止平面坐标系上,可以定义三个相电压UA(t)、UB(t)、UC(t)、他们的方向始终在各自的轴线上,而大小随着时间按正弦规律变换,时间相位互差120°。假设Um为相电压幅值,f为频率,则有:
在这里插入图片描述
其中,θ=2πft,则三相空间电压矢量相加的合成矢量U(t)就可以表示为:
在这里插入图片描述

空间矢量的表示形式有三种:a∠θ=a(cosθ+jsinθ)=ae

可见U(t)是一个旋转的空间矢量,它的幅值为相电压幅值的3/2倍,Um为相电压幅值,且以角频率ω=2πf旋转。而空间矢量在三相坐标系上的投影就是对称的三相正弦量。

结论:三个空间位置差120°,时间相位还差120°的正弦量的合成空间矢量的幅值是相电压幅值的3/2倍。

2、SVPWM调制中相电压的幅值

由于逆变器三相桥臂共有6个开关管,为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量,特定义开关函数 Sx ( x = a、b、c) 为:
在这里插入图片描述
(Sa、Sb、Sc)的全部可能组合共有八个,包括6个非零矢量 Ul(001)、U2(010)、U3(011)、U4(100)、U5(101)、U6(110)、和两个零矢量  U0(000)、U7(111),下面以其中一 种开关 组合为例 析,假设Sx ( x= a、b、c)= (100), 此 时:
在这里插入图片描述
可得:Uan=2Ud /3、Ubn=-U d/3、Ucn=-Ud /3。从开关状态的不同组合中,不管你怎么组,搅破脑汁也只能最大到2Udc/3, 而相电压有是正弦的,所以相电压是幅值为2Udc/3的正弦量。根据上面的结论则合成矢量的幅值就是3/2*2Udc/3=Udc。

结论:三相电压合成的电压矢量幅值是Udc。

这里合成的矢量电压幅值是Udc,包不包括那6个非零矢量,显然包括的,他们是6个特殊开关状态位置而已;那么为什么好多教材或者是文章中写的非零基础矢量的幅值都是2/3Udc呢?

3、为什么教材中的非零基础矢量的幅值都是2/3Udc

这个我们从Clark变换说起,同一个旋转的空间矢量在静止的两相静止坐标系中投影的正弦量的幅值是在静止三相坐标系中的幅值的3/2倍。
可以叫做这样的变换为等矢量变换。而我们讲到的Clark变换是等幅变换。那么什么是等幅变换呢,是指alpha和beta的分量的幅值和三相分量的幅值要相等。为了两三相坐标系的幅值相等,所以变换有个2/3的系数,可以理解为缩小了1.5倍。所以合成矢量也缩小了1.5倍。所以非零基础矢量的幅值在两相静止坐标系中变为了2/3Udc。教材上说非零基础矢量的幅值是2/3Udc是因为这里说到了这个非零矢量,说到了这个傅秒原理合成等等的,已经是在两相系中看待问题了,也就是等幅值变换的alpha和beta轴中看待问题了。

结论:如果认为是Udc这是在三相系中看的结果,也是在等矢幅变换后的x-y坐标系中看的结果;如果认为是2Udc/3,这就是在等幅值变换的alpha-beta坐标系中看的结果;

4、那6个非零基础矢量的幅值到底是Udc还是2Udc/3有影响最终定时器的占空比输出嘛?

4.1、伏秒平衡原理
在这里插入图片描述
其中非零矢量的幅值相同(模长暂定 2Udc/3),相邻的矢量间隔 60°,而两个零矢量幅值为零,位于中心。在每一个扇区,选择相邻的两个电压矢量以及零矢量,按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量,即:
在这里插入图片描述
或者等效成下式:
在这里插入图片描述
其中,Uref 为期望电压矢量;T 为采样周期;Tx、Ty、T0* 分别为对应两个非零电压矢量 Ux、Uy 和零电压矢量U 0在一个采样周期的作时间;其中U 0包括了 U0 和 U7 两个零矢量。式子的意义是,矢量 Uref 在 T 时间内所产生的积分效果值和 Ux、Uy、U 0分别在时间 Tx、Ty、T0 内产生的积分效果相加总和值相同。

这里非零矢量幅值多大,其实关乎的是Uref最大能到多大,不管非零矢量U(16)多大,沿着正六边形走,Uref最大只能是U(16),沿着圆形走,不失真的情况下,最大只能到 sqrt(3)U(1~6)/2这么大。

4.2、两个相邻的非零基础矢量合成任意矢量的作用时间

今假设欲合成的电压向量 Uref 在第Ⅰ区中第一个增量的位置,如图 2-10 所示,欲用 U4、U6、U0 及 U7 合成,用平均值等效可得:U ref*Tz=U4*T4+U6*T6.
在这里插入图片描述
在两相静止参考坐标系(α,β)中,令 Uref 和 U4 间的夹角是 θ,由正弦定理可得:

在这里插入图片描述
因为 U4 = 2*Udc / 3,所以可以得到各矢量的状态保持时间为

式中 m 为 SVPWM 调制系数(调制比),m=sqrt(3)|Uref|/Udc。而零电压向量所分配的时间为:

4.2的公式1是相对独立的,和U(1-6)等于多大没有关系,4.2的公式2才把U(1-6)等于多大带入到了m中,引入了Udc,它这里认为U(1~6) = 2/3Udc,所以才有了上面4.2的公式2表达式,我们这里来还原m,让他和Udc无关;

如果我们用Uo代替U(1~6)非零基础矢量,来还原m,则就是:

m = 2 * (根号3) / 3 * |Uref| / |Uo|;

这样的m就和Udc没关系了,而T4,T6又和m有关系,这里明显可以看到时间就是和Uref的大小有关系啊,Uref最大只能取到Uo或者不失真的到sqrt(3) / 2 * Uo,这么看来不管U(1~6) 等于多大,T4,T6的最大的时间是不会变的,这就是物理含义啊;
其实在4.2的式2中角度θ决定决定了两个相邻的非零基础矢量的作用时间的比值,即合成矢量的方向。m决定合成矢量的幅值。

不管你们认为U(1~6)等于多大的Udc,我定时器能给出来的占空比的变化范围是一致的;
如果认为U(1~6) 是等于2/3Udc,那我们认为Uref最大只能到2/3Udc,或者2/3Udc * (根号3) / 2;
如果认为U(1~6) 是等于Udc,那我们认为Uref最大只能到Udc,或者Udc * (根号3) / 2;
但是不管U(1~6) 等于谁,MCU对pwm操作的高低电平的时间规律是不会变的,这就是重点。

如果按照教材中的非零基础矢量的模长为2/3Udc。也可以简单的如下理解。比如非零基础矢量U1 其由三相电压 2/3Udc,-1/3Udc,-1/3Udc合成。则把他们代入到clark变换中,得到ualpha,ubeta。 由ualpha,ubeta计算模长就是等于2/3Udc。其他非零基础矢量同理。

http://chatgpt.dhexx.cn/article/ltLTFs9T.shtml

相关文章

Matlab SVPWM仿真模型

文中涉及的仿真模型可在公众号 iFTrue未来已来 中获取: 请扫描下方二维码关注微信公众号:iFTrue 未来已来 在公众号后台回复以下关键字获取SVPWM仿真模型:SVPWM模型 「 iFTrue 未来已来 」 目录: 1.1 基于C语言的SIMULINK仿真模…

SVPWM调制的simulink仿真

1、SVPWM的生成 在FOC矢量控制中,Id、Iq 经过PID输出Vd、Vq。Vd、Vq经过反park变换成Vα、Vβ。再Vα、Vβ合成空间参考矢量Uref。那么怎么根据Vα、Vβ确定Uref所在扇区,然后确定所在扇区两个非零基础矢量的作用时间呢。 1.1、传统的计算方法 1.1.1、…

电机专用SVPWM算法实现

SH33F2811包含三相电机的空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)算法,对应于交流感应电机或永磁同步电机中的三相电压源逆变器的功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合。这种开关触发顺序和组合…

小猫爪:PMSM之FOC控制04-SVPWM

小猫爪:PMSM之FOC控制04-SVPWM 1 SVPWM的引出2 SVPWM的原理3 SVPWM的推导4 仿真END 1 SVPWM的引出 在Park变换那一节,说到了可以通过控制Eq(Iq)和Ed(Id)来控制电机。而电流我们并不能直接控制,只能简介通过控制输出电压来控制电流&#xff0c…

SVPWM matlab建模

此为SVPWM算法的SIMULINK建模过程,没有具体的公式推导(太多了,难打字) abc为matlab自带的三相正弦波发生器,需要调整参数。 首先进行坐标变换 第一个fcn里的代码 function y fcn(a,b,c) y (2/3)*( a-0.5*b-0.5*c);%…

SVPWM算法的推导

博文默认采用恒幅值变换,若是用到恒功率变换的时候,会特别说明。推导过程其实有很多种,云龙混杂,看着看着自己就晕了,所以最好找一种自己好理解的。有关坐标变换的理论,参考坐标变化这篇博客 1.三相空间电…

svpwm理解

svpwm主要用于逆变器件的开关与导通,使得在电机内部形成圆形磁场。与spwm相比有诸多优点,中小功率的逆变器基本都采用svpwm进行逆变控制。 svpwm目的是在电机内部形成圆形磁场,磁场与电机内部合成电压的关系为正交,即合成电压为磁…

SimpleFOC(八)—— 理论+实践 深度分析SVPWM

目录 说明一、有感FOC控制原理二、SVPWM原理三、SimpleFOC(不带电流采样)的控制原理:四、SimpleFOC核心代码五、代码实验5.1、实验目的5.2、硬件准备5.3、修改代码 第一阶段5.3.1 打开例程5.3.2 修改代码5.3.3 验证上传5.3.4 电机观测5.3.5 修…

matlab查表svpwm,SVPWM的查表生成方式代码

昨天研究了传统的SVPWM生成方法之后 偶然看到了这个东西: 也就是说 SVPWM的占空比-角度的关系可以用分段函数进行表示 这样就简单多了 基本上通过查cos表+判断能避免浮点数运算 下面素程序www 结果输出到3个txt文件中,修改p的值可以算占空比(相电压)或者线电压... /* * SVPW…

svpwm的matlab模型,SVPWM的matlab仿真实现

在仿真之前您必须安装MATLAB7.0或以上版本,必须确保simpowersysm工具箱已被安装,如果以上要求已经达到,那么就可以执行以下步骤了: 步骤1:打开matlab主界面,然后在command window界面中的“>>”旁边输…

SVPWM细节

SVPWM细节 # 原理 通过六个扇区的六个非零矢量进行矢量合成所需电压,但在合成过程中不可避免地会经过零矢量来合成,从而降低开关频率动作次数。 一般过调制的情况下非零矢量作用时间大于载波周期,所以在此过程中只取有效矢量的作用时间之和。…

SVPWM学习

作者寄语:在公众号(浅谈电机控制)中以小文章的形式记录自己学习SVPWM的过程。有时候自学未免出现理解错误的地方,所以烦请学友们批评指正。 如果需要SVPWM模型,关注微信公众号:浅谈电机控制。留下邮箱获取…

单相SVPWM

单相SVPWM逆变技术起源于三相电机调速系统中的三相SVPWM技术,在三相SVPWM调制中由旋转的电压矢量得到旋转的磁场,对电压矢量进行控制从而实现电机调速,其实电压矢量控制的实质是一种逆变过程,故单相SVPWM逐渐被研究并应用于逆变电…

SVPWM

接上一篇文章咱们接着讲讲SVPWM,如果对于PWM和SPWM不是很了解的同学可以看我上一篇文章。电机控制是一门很深得学问,由于时间和精力有限,本文章不会讲解特别深入,在此只是抛砖引玉。 SVPWM原理 SVPWM的全称是空间矢量脉宽调制(Sp…

SVPWM算法理解(一)——基本原理

SVPWM算法理解(一)——基本原理 说明1 SVPWM基本原理1.1 引言1.2 三相电量的空间矢量表示1.3 SPWM与SVPWM比较1.4 问题1:2Udc/3还是Udc? 2 SVPWM算法推导2.1 SVPWM的合成原理2.2 问题2:电压利用率1?2.3 SVP…

SVPWM理论部分

SVPWM理论部分 简述1、基本原理2、SVPWM控制2.1 扇区判断(根据$\alpha\beta$为方便判断扇区而采取的一种方法)2.2 电压空间矢量合成及作用时间2.3 电压空间矢量作用顺序2.3.1 五段式SVPWM2.3.2 七段式SVPWM 总结 简述 SVPWM,即空间矢量调制&…

SVPWM算法原理及详解

SVPWM算法原理及详解 1.概述 SVPWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法,是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波,能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。空间电压矢量PWM与传统的正弦PWM不同,它是…

FOC电机控制之SVPWM原理与实现

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言一、SVPWM原理二、SVPWM实现方法1. 基本矢量电压:2.扇区判断:3. 计算相邻两个基本矢量电压的作用时间4 .三路PWM占空比计算 算法流程ste…

SVPWM分析、各个扇区详细计算以及Matlab仿真

SVPWM分析以及各个扇区详细计算以及Matlab仿真 说明目的两电平逆变器拓扑空间矢量扇区判断扇区内如何发波?矢量作用时间计算矢量切换时间的计算Simulink仿真/基于Matlab-R2014a版本 说明 第一次发文章,不太会用Markdown,word编辑的公式复制过…