SVPWM算法原理及详解及永磁同步电机坐标变换(二)

目录

一、SVPWM 8种开关状态

二、六个扇区和扇区判断        

 三、扇区发波

 四、矢量作用时间计算

五、 矢量切换时间的计算


一、SVPWM 8种开关状态

        最常见的两电平拓扑如下图:

        共有3个桥臂,每个桥臂只能一个晶闸管通,另一个断开,我们将桥臂上面晶闸管导通,下面关断记为S = 1;下面晶闸管导通,上面关断记为S=0。因此共有2^{3}=8种开关状态:

000---001---010---011---100---101---110---111

        其中第一个数字代表a桥臂开关状态,依此类推。

        例如:若a桥臂S=1,b和c桥臂S=0,则我们可以将拓扑结构简化成下面的图:

        其中U_{ao}=\frac{2}{3}U_{dc},U_{bo}=U_{co}=-\frac{1}{3}U_{dc}

        于是,我们将这八种情况的各相电压总结在下列的表中:

Sa Sb Sc U_{ao} U_{bo} U_{co} U_{k}
0 0 0 0 0 0 V0
0 0 1 -\frac{1}{3}U_{dc} -\frac{1}{3}U_{dc} \frac{2}{3}U_{dc} V1
0 1 0 -\frac{1}{3}U_{dc} \frac{2}{3}U_{dc} -\frac{1}{3}U_{dc} V2
0 1 1 -\frac{2}{3}U_{dc} \frac{1}{3}U_{dc} \frac{1}{3}U_{dc} V3
1 0 0 \frac{2}{3}U_{dc} -\frac{1}{3}U_{dc} -\frac{1}{3}U_{dc} V4
1 0 1 \frac{1}{3}U_{dc} -\frac{2}{3}U_{dc} \frac{1}{3}U_{dc} V5
1 1 0 \frac{1}{3}U_{dc} \frac{1}{3}U_{dc} -\frac{2}{3}U_{dc} V6
1 1 1 0 0 0 V7

         我们将三相电压写成幅值加相角的形式,令a的相电压相角为0,则b相为120°,c相为240°。并求解他们的矢量和:

二、六个扇区和扇区判断        

        于是,我们画出上面8种开关状态三相构成矢量和V0,V1,V2,V3,V5,V6,V7,并划分出了六个扇区。

          

         接下来,考虑到我们有一个圆形旋转参考电压U_{ref},我们需要利用扇区两侧的矢量来合成跟踪参考电压的实际电压。于是,我们就需要判断当前时刻U_{ref}落在哪一个扇区内。

        在SVPWM算法原理及详解及永磁同步电机坐标变换(一)中,我们已经详细的讲述了Clarke变换,也就是 由三相静止坐标系abc到两相静止坐标系αβ的变换,我们将已经合成的参考电压U_{ref}沿着α轴和β轴进行分解。

        并观察每个扇区内U_{\beta },U_{\alpha }值的特征,总结如下表:

         根据以上总结,我们发现可以用一下三个式子来判断扇区:

         

 三、扇区发波

七段式SVPWM矢量如何从起点到达终点?

以第一扇区为例:可以选择红色曲线的顺序发波,也可以选择蓝色曲线。

红色曲线:先沿V4方向走再沿V6方向走,最后再往V4方向走

蓝色曲线:先沿V6方向走再沿V4方向走,最后再往V6方向走

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);而蓝色路径零矢量的插入方式是7-6-4-0-4-6-7(7段式),或者是6-4-0-4-6(五段式)。

把其他扇区都加进来,就得到下图:

        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(001),2(010),4(100)距离零矢量(000)更近,要作为每个扇区的首发。

        也可以选择3(011),5(101),6(110)作为首发,那么在7段式的中间需要插入的就是000矢量。

 其他发波形式可以看:SVPWM分析、各个扇区详细计算以及Matlab仿真_michaelf的博客-CSDN博客_svpwm扇区判断

 四、矢量作用时间计算

        以下仅介绍第一扇区的计算方式,其他扇区计算方式相同:

五、 矢量切换时间的计算

 未完待续

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