电压矢量合成（电压矢量控制）

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电机学习过程(三)——SVPWM原理

1、SVPWM是一种先进的控制方法，利用三相功率逆变器的六个开关元件生成特定模式的脉宽调制波，使输出电流接近理想的正弦波。与SPWM相比，它关注整体输出效果，力求电机磁链轨迹为理想圆形，降低旋转磁场的脉动，提高直流母线电压利用率，并易于数字化。

2、空间矢量脉宽调制（SVPWM）的控制原理主要思想是将三相交流电机等效为直流电机，并通过跟踪圆形磁场来实现控制。 永久磁铁同步电机（PMSM）可以被想象成两块同心的磁铁，这两块磁铁是相互吸引的。因此，当外部磁铁绕组围绕圆心转动时，内部的磁铁也会跟随转动。这就是PMSM的基本工作原理。

3、主要思想：空间矢量脉宽调制——SVPWM，主要思想是把三相交流电机等效为直流电机，然后跟踪圆形磁场。

4、svpwm（空间矢量控制）：三相交流电机矢量控制的思路是：用坐标变换将三相静止坐标系变为两相旋转坐标系来进行解祸；以速度调节为外环，电流调节为内环，通过控制电流来调节速度。而三相PWM整流器是通过控制电流来调节电压。因而，可以采用电机矢量控制的思路，形成电压空间矢量PWM技术。

5、SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期Tpwm内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。

6、三电平SVPWM是一种逆变器技术，其相较于两电平SVPWM，具有更低的开关应力、更小的开关损耗、以及更接近正弦波的输出电压波形，主要得益于其调制算法的优化。模型设计与实现过程可关注公众号“浅谈电机控制”，留下邮箱，模型将发送至邮箱。

SPWM与SVPWM区别

SVPWM：SVPWM技术由于其矢量控制的方式，可以更精确地控制输出波形。因此，在大功率应用中，SVPWM技术往往能提供更高的转换效率。总结而言，SPWM和SVPWM是两种常用的脉冲宽度调制技术。

SPWM与SVPWM的区别主要体现在电压利用率、计算复杂度和硬件实现上。SPWM易于硬件电路实现，而SVPWM更适合数字化控制系统。SPWM关注于输出电压接近正弦波，而SVPWM则更注重电流控制和磁场轨迹的跟踪。

SPWM：基本特征：以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频率比期望波高得多的等腰三角波作为载波。由它们的交点确定逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列。

既然电路中任意两点间的电压等于这两点间沿任意路径各段电压的代数和...

电路中任意两点间的电压等于这两点间沿任意路径各段电压的代数和。这个原理表明，电压可以被看作是标量，而不是矢量。因此，将电压表示为矢量和（US + U1）并不准确，因为电压的合成并不是通过矢量加法来实现的。在电路分析中，如果US和U1代表沿不同路径的电压，它们可能具有不同的方向。

根据电压降的定义和基尔霍夫回路电压定律，两点之间的电压等于任意一条路径上的电压降的代数和。所以，以上方电阻为路径，还是以下方电阻为路径，计算结果都是相同的。

基尔霍夫第二定律又称基尔霍夫电压定律，简记为KVL，是电场为位场时电位的单值性在集总参数电路上的体现，其物理背景是能量守恒。

从能量转换效率上看,可以依据转差功率的变化和流向将异步电动机调速系统...

从能量转换效率上看，可以依据转差功率的变化和流向将异步电动机调速系统分为以下三类：转差功率消耗型，如绕线式异步电机串级调速和电磁调速。转差功率回馈型，如串级调速控制和矢量控制。转差功率不变型，如变频调速和直流电机调速。合成电压矢量表达式为：**定向矢量合成。

从调速时能量转换的角来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收调速方法（如串级调速等）。

从能量转换角度来看，变压变频调速时，异步电动机的转差功率会发生变化。原因是变压变频调速通过改变电源的电压和频率来控制电动机的转速，从而改变电动机的输出功率。当电压和频率发生变化时，电动机的转差功率也会发生相应的变化。转差功率是指电动机输入功率与输出功率之间的差值，它与电动机的负载有关。

同时，由于转差率的变化与电源频率无关，所以变极调速时的机械特性基本上是平行移动的。这种调速方法适用于有恒转矩负载的各种机械中。改变频率调速（变频调速）这种调速方法适用于笼型和绕线式异步电动机。由于电源频率f改变后，同步转速n0也相应改变，所以异步电动机的转速n也随之改变。

串级调速是指在绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势，以改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被附加电势吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或生产机械。

大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速。

SVPWM-过调制

过调制现象指的是控制器输出的参考电压超越逆变器最大电压矢量能力的情况。此时，需要人为调整参考电压以维持系统稳定运行。SVPWM通过相邻两个电压矢量在一个载波周期内合成参考电压，合成电压最大不超过构成的正六边形。在合成参考电压时，电压矢量的合成受到正六边形内切圆最大值的限制。

在探讨SVPWM（空间矢量脉宽调制）过调制时，首先需要明确线性调制区的概念。线性调制区指的是调制范围在输出极限六边形的内切圆内，这一区间内，参考电压调制比保持在0至1之间，相对应的输出电压调制比则在0至0.9069区间内波动。

过调制是指调制信号峰值超过系统或设备的最大允许值的状态。在非线性调制区域进行信号调制，目的是提高电压利用率。过调制分为一区和二区。一区过调制是指保持参考电压矢量u*的相角不变，只修正其幅值，以减少谐波，使u*超出正六边形的轨迹被限制到边界up*上，并在基础矢量上下αg角度内修正u*。

当调制波的幅值超过载波幅值，即调制比m大于1时，出现过调制。在闭环控制系统中，调制信号是由调节器输出设定的，因此如果调节器设计不合理，会导致过调制，使系统开环。当然，在实际系统中，任何的计算错误都有可能造成问题的出现。

关键词：电压矢量合成