SVPWM分析、各个扇区详细计算以及Matlab仿真.pdf

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 第⼀次发⽂章，不太会⽤Mar down，word编辑的公式复制过来有些是乱码，因此都贴图了。 另外，本⽂公式和图⽚⽐较多，编辑⼯作量⽐较⼤，⽐较⾟苦，转载的话，请注明出处，谢谢。 2022.0 1.23 更新 感谢各位的⽀持和指正。⽂章做了如下修改 ： 1.更正了之前合成⽮量没有⽮量标号的问题，并增加了推导过程 ； 2.七段式和五段式发波的电流频率和开关频率的错误。具体可参考另外⼀篇⽂章 ： ⽬的 由于在⽹上找到的⼀些资料，甚⾄是我们的教材，对SVPWM的发波⽅式都是只分析了第⼀扇区，那么其他扇区的发波⽅式，⽮量作⽤时 间，切换时间都是如何得来的？⼤家都是直接借⽤了现成的结论，有些内容的质量不敢恭维。 借此试图对SVPWM各个扇区进⾏详细的计算分析，在计算分析过程中发现了⼀些⽐较有意思的问题，以此成⽂作为记录，⽅便⼤家讨论学 习，本⽂适合⼀些有基础的同学阅读。 两电平逆变器拓扑 最常见的两电平拓扑如下图: // 以下为之前的更改，之前没有加⼊⽮量 可见U是⼀个幅值为相电压峰值 1.5倍的旋转⽮量 空间⽮量 ABC三个桥臂分别有0,1两种状态，0是下管开通上管关断，1是上管开通下管关断。三个桥臂的两种状态总共有⼋个组合，产⽣的结果如 下 ： 这⼋个组合对应⼋个⽮量，对应的电压关系如下 ： 其中有两个零⽮量，和六个⾮零⽮量。整个空间也被划分成了如下图所⽰的六个扇区。 第⼀个问题 ： 这六个⽮量是怎么排序的？或者说为什么是书本中提到的4623 15这么个顺序？如果是其他顺序会有什么问题？ 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，功率密度才能做更⾼。 如上图，100可以变换为 110或者 10 1，这是电机正反转的区别，我们假定逆时针为电机正传，100切换到了110 –0 10—0 11—00 1— 10 1— 100，形成⼀个周期。 100— 10 1—00 1—0 11—0 10— 110— 100，这个周期是电机以另外⼀个⽅向运⾏。 扇区判断 Uref这个⽮量按照我们约定的⽅向在圆内依次运⾏。在每个扇区内Uref都由两个相邻的⽮量根据不同的时间合成⽮量，因此第⼀步我们需 要知道Uref在哪个扇区。 扇区判断的原理是根据⽮量的⾓位置确定⽮量在哪个区间，下表是详细的计算过程 根据以上计算结论，我们发现可以以下⾯三个数值来判断扇区， 令 ： // word编辑的公式，复制过来格式变了，看下⾯图⽚ U_ 1= U_ β U_2= √3/2 U_ α-1/2 U_ β U_3= -√3/2 U_ α-1/2 U_ β 扇区内如何发波？ 知道了扇区的位置，接下来就要计算先⽮量作⽤时间了。在计算时间之前，我们来讨论下另外⼀个有意思的话题 ：⽮量怎么⾛？ 五段式的⾛法更为复杂，我们先讨论七段式，通过七段式引出问题，然后详细讨论五段式。 七段式SVPWM⽮量如何从起点到达终点？ 以第⼀扇区为例，如下图所⽰，⽮量要从0⾛到Uref ，可以有两条路径，可以先沿着U4⽅向⾛，然后沿着U6⽅向⾛，再沿着U4⽅向⾛，最 后到达Uref ，如图中红⾊路径。注意发波要对称，不能⾛完了U4再⾛U6，那样谐波⽐较⼤。也可以按照图中蓝⾊的路线，先沿着U6⾛， 之后沿着U4，最后把U6⾛完。 其实两条路径都可以到达罗马，唯⼀的区别是零⽮量的插⼊⽅式不同。红⾊路径是4-6-4，因为还是为了每次只切换⼀个桥臂的开关，零⽮ 其实两条路径都可以到达罗马，唯⼀的区别是零⽮量的插⼊⽅式不同。红⾊路径是4-6-4，因为还是为了每次只切换⼀个桥臂的开关，零⽮ 量的插⼊⽅式是0-4-6-7-6-4-0 （7段式），或者是4-6-7-6-4 （五段式）。 我们把其他扇区都加进来，会得到下图这么⼀个总体的结果。 如果考虑软件的计算⽅便，每次发波都先发000⽮量，中间插⼊111⽮量，那么就要按照图中红⾊曲线发波，如下图。 这样第⼀扇区要先发U4，⽮量⾛到第⼆扇区后，不能先发U6，要先发距离000更近的⽮量U2，到第三扇区后，还是先发U2。总 之，1 （00 1），2 （0 10），4 （100）距离零⽮量 （000）更近，要作为每个扇区的⾸发。 当然，也可以选择3 （0 11），5 （10 1），6 （110）作为⾸发，那么在