spwm和svpwm

最近一直在看电机调速，主要是spwm和svpwm，现在把所看的东西总结一下。

首先是背景知识，电机学基本公式，所以引出三种调速方式，我们采用的是变频调速。关于变频调速，基频以上恒功率，基频以下恒转矩。然后是关于坐标变换的，3s-2s-2r，对应着两个变换，接着是建立三相异步电机的四大方程:同步旋转坐标系上的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。还有就是三种PWM技术：正弦PWM、优化PWM及随机PWM，我们在DTC中采用正弦PWM，且采用自然采样法。最后就是广泛采用的两种经典调频调速方式了：矢量控制和直接转矩控制。当然在这两种调速方式的硬件电路中都涉及到整流电路、滤波电路和逆变电路，其中整流电路由六个整流二极管组成三相不可控整流桥，滤波电容除了滤除整流后的电压纹波外，还在整流电路与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，这就给作为感性负载的电动机提供必要的无功功率，逆变电路的功率开关器件选用的是以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为核心的智能功率模块(IPM）。

接着简单介绍两种控制方式：

1、矢量控制是通过三相静止轴系ABC——两相静止坐标系——两相同步旋转轴系两次坐标变换。在MT坐标系下面，将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量im和it，并对其加以分别控制，控制im相当于控制磁通，控制it相当于控制转矩；

2、直接转矩控制

spwm是利用正弦波做载波，三角波做调制波，利用自然采样法生成spwm，其实现方法简单,可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波.但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制，这种方法是针对电源的；

svpwm是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。spwm是从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制；

最后说一下软件方面的东西：初始化、保护程序、AD采样转换、PID控制、速度采样、矢量变换等，其中具体的dsp实现还会涉及到很多子程序，这些都是在中断服务子程序中实现的，以后会有详细介绍，今天只是对调频调速做个大致的介绍和总结。

PWM SPWM SVPWM

PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式 SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛的用于支流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。SPWM原理，正弦PWM的信号波为正弦波，就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的。正弦波波形产生的方法有很多种，但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种。第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小，所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波，显然输出电压高于前者，但对于微处理器来说，增加了数据处理量当载波频率较高时，对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的，它兼顾了前两种方法的优点。SPWM虽然可以得到三相正弦电压，但直流侧的电压利用率较低，最大是直流侧电压的倍，这是此方法的最大的缺点。 SVPWM是Space Vector Pulse Width Modul的意思，翻译成空间矢量脉宽调制，它是一种PWM技术的调制方法，他的思想是通过pwm调制形成的pwm波在接入电机三相定子绕组中时，使电机的定子产生圆形旋转磁场，从而带动电机旋转，这里的空间矢量指的是三相定子电压的合成矢量（具体了解你可以看看交流传动方面的书我这里就不解释了），SVPWM 说白了是一种逆变方法是正弦脉宽调制（SPWM)的一个特例，而矢量控制是电动机调速的一种控制方法，他的目的是把三相异步电动机的转速和转矩控制分开使控制更精确，形成类似于直流电动机的数学模型，从而达到直流电动机的控制性能，矢量控制最终算出来的就是三相定子电压的数值，你根据这个数值再运用SVPWM就可以驱动电机达到你的控制要求了。其实这两种方法就是名字上有点类似，SVPWM是一种逆变方法，而矢量控制是一种控制算法，是两个完全不同的东西。SVPWM原理电压空间矢量PWM(SVPWM)的出发点与SPWM不同，SPWM调制是从三相交流电源出发，其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源。而SVPWM是将逆变器和电动机看成一个整体，用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量，建立逆变器功率器件的开关状态，并依据电机磁链和电压的关系，从而实现对电动机恒磁通变压变频调速。若忽略定子电阻压降，当定子绕组施加理想的正弦电压时，由于电压空间矢量为等幅的旋转矢量，故气隙磁通以恒定的角速度旋转，轨迹为圆形。SVPWM比SPWM的电压利用率高15%，这是两者最大的区别，但两者并不是孤立的调制方式，典型的SVPWM是一种在SPWM的相调制波中加入了零序分量后进行规则采样得到的结果，因此SVPWM有对应SPWM的形式。反之，一些性能优越的SPWM方式也可以找到对应的SVPWM算法，所以两者在谐波的大致方向上是一致的，只不过SPWM易于硬件电路实现，而SVPWM更适合于数字化控制系统。

实验讲义：SPWM和SVPWM调制方法仿真研究

SPWM和SVPWM调制方法仿真研究 1 实验目的 （1）学习使用MA TLAB软件进行电力电子变流控制系统仿真； （2）理解正弦脉宽调制(SPWM)技术的原理； （3）理解电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的基本原理； 2 实验器材 计算机；MATLAB仿真软件。 3 实验原理 （1）正弦波脉宽调制技术（SPWM）原理 SPWM是最常用的一种调制方法，SPWM信号是通过用三角载波信号和正弦信号相比较的方法产生，当改变正弦参考信号的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了主回路输出电压的大小。当改变正弦参考信号的频率时，输出电压的频率即随之改变。 SPWM调制方式的特点是半个周期内脉冲中心线等距、脉冲等幅，调节脉冲的宽度，使各脉冲面积之和与正弦波下的面积成正比例，因此，其调制波形接近于正弦波。在实际运用中对于三相逆变器，是由一个三相正弦波发生器产生三相参考信号，与一个公用的三角载波信号相比较，而产生三相调制波。如图1所示。 图1 正弦波脉宽调制法 （2）电压空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）原理 SPWM常用于变频调速控制系统，经典的SPWM控制主要目的是使变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未关注输出的电流波形。而矢量控制的最终目的是得到圆形的旋转磁场，这样就要求变频器输出的电流波形接近正弦波。锁定得到圆形的旋转磁场这一目标，SVPWM控制技术利用逆变器各桥臂开关控制信号的不同组合，使逆变器的输出电压空间矢量的运行轨迹尽可能接近圆形。SVPWM是从电动机的角度出发，着眼于使电机获得幅值恒定的圆形磁场。图2所示为PWM逆变器的拓扑结构以及等效开关模型。

A S B S C S 462 2d U 2 d U 0' 135 B C 逆变器拓扑结构 等效开关模型 图2 PWM 逆变器电路 电压源型逆变器常采用180ο 导通型。用A B C S S S 、、分别标记三个桥臂的状态，规定当上桥臂器件导通时桥臂状态为1，下桥臂导通时桥臂状态为0，当3个桥臂的功率开关管变 化时，就会得到3 28 =种开关模式，每种开关模式对应一个电压矢量，矢量的幅值为23 d U ； 有两种开关模式对应的电压矢量幅值为零，称为零矢量。例如： 在某一时刻，设V1，V2，V3管处于开通状态，即10a b c s s ,s ===，设为三相对称负载，各开关管的开通电阻均相等，则逆变器的等效电路为： 图3 10a b c s s ,s ===时逆变器的等效电路图 这样，很容易就能得到该瞬时时刻的相电压： 112 333 AN d BN d CN d v U ,v U ,v U ===- (1) 将其在静止坐标系中表示出来，如图4所示： 图410a b c s s ,s ===电压矢量图 其中，U 是合成的电压矢量，在两相静止坐标系（,αβ坐标系）下，利用相电压合成电压矢量U 的表达式：

一分钟搞明白PWM、SPWM、SVPWM

一分钟搞明白PWM、SPWM、SVPWM 1、什么是PWM？ PWM是Pulse Width Modulation缩写，中文是脉冲宽度调制。它是按一定规律改 变脉冲序列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。 2、什么是SPWM？ SPWM英文是Sinusoidal Pulse Width Modulation ,中文是正弦波脉宽调制，也即Sinusoidal PWM，可以理解为是在PWM的基础上用正弦波来调制合成的具有正弦波规 律变化的方波。 3、什么是SVPWM？ SVPWM是空间矢量脉宽调制，英文是Space Vector Pulse Width Modulation)。 它与SPWM的原理和来源有很大不同，但是却殊途同归。可以这样理解，SVPWM是在SPWM的基础上增加三次谐波，或者说，SVPWM却可以看成由载波与有一定三次谐波含量（三次谐波在对称三相系统中抵消）的正弦基波调制而成，以提高电压利用率（SPWM 直流电压利用率仅为86.6%）。 4、SVPWM特点是什么？ 1.在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。 2.利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。 3.逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15% 5、三种调制方式如何选择？ 简单来说，三种方式都可以使用。 一般来说，直接用PWM的场合较少，都是非常简单的应用情况下才会使用，因为控 制简单，资源占用少。而用SPWM足够满足大多数场合要求。非要区分，那就是低频用

SPWM多，高频用SVPWM的多，这里说的一般在30HZ以下用SPWM ， 30HZ以上用SVPWM 。对输出电压有较高要求的用SVPWM。在实际工程应用中，可能会有几种方式同时使用。 本文只是入门级的介绍，让大家快速地建议一个感性的认识，更复杂部分，在后续文章中列出。 PWM、SPWM、SVPWM三种调制方式的相同点与不同点，你GET了吗?

SPWM与SVPWM之比较

SPWM与SVPWM之比较 首先，先分别了解SPWM和SVPWM的原理 SPWM原理：正弦PWM的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的.正弦波波形产生的方法有很多种,但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种.第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小,所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波,显然输出电压高于前者,但对于微处理器来说,增加了数据处理量当载波频率较高时,对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的,它兼顾了前两种方法的优点. SPWM虽然可以得到三相正弦电压,但直流侧的电压利用率较低, 最大是直流侧电压的倍,这是此方法的最大的缺点. SVPWM原理：电压空间矢量PWM(SVPWM)的出发点与SPWM不同,SPWM调制是从三相交流电源出发,其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源.而SVPWM是将逆变器和电动机看成一个整体,用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量,建立逆变器功率器件的开关状态,并依据电机磁链和电压的关系,从而实现对电动机恒磁通变压变频调速.若忽略定子电阻压降,当定子绕组施加理想的正弦电压时,由于电压空间矢量为等幅的旋转矢量,故气隙磁通以恒定的角速度旋转,轨迹为圆形. SVPWM比SPWM的电压利用率高15%,这是两者最大的区别,但两者并不是孤立的调制方式,典型的SVPWM是一种在SPWM的相调制波中加入了零序分量后进行规则采样得到的结果,因此SVPWM有对应SPWM的形式.反之,一些性能优越的SPWM方式也可以找到对应的SVPWM算法,所以两者在谐波的大致方向上是一致的,只不过SPWM易于硬件电路实现,而SVPWM更适合于数字化控制系统. 接下来对SPWM和SVPWM进行具体的对比。 按照波形面积相等的原则，每一个矩形波的面积与相应位置的正弦波面积相等，因而这个序列的矩形波与期望的正弦波等效。这种调制方法称作正弦波脉宽调制（SPWM），这种序列的矩形波称作SPWM波。

SPWM与SVPWM的原理、算法以及两者的区别

SPWM与SVPWM的原理、算法以及两者的区别 所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛地用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。 SPWM（Sinusoidal PWM）法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。前面提到的采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。 SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。 spwm与svpwm的原理SPWM原理 正弦PWM的信号波为正弦波，就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的。正弦波波形产生的方法有很多种，但较典型的主要有：对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种。第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小，所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波，显然输出电压高于前者，但对于微处理器来说，增加了数据处理量当载波频率较高时，对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的，它兼顾了前两种方法的优点。SPWM虽然可以得到三相正弦电压，但直流侧的电压利用率较低，最大是直流侧电压的倍，这是此方法的最大的缺点。

电力电子spwm和svpwm程序实现和psim仿真

三相桥式正弦波SPWM 逆变器如图1所示。 图1 三相桥式正弦波SPWM 逆变器 解： （1）、当采 333333'[sin()sin(3)]2'[sin()sin(3)]32'[sin()sin(3)]3ra ra rb rb rc rc u u u A θA θπu u u A θA θπu u u A θA θì???=+=+?????=+=-+í?????=+=++???? 式中3u 为三次谐波，其相对基波的幅值为3A ，12θπf =。 对33'[sin()sin(3)]ra ra u u u A θA θ=+=+求最大值，由0ra du dt ' = 得： 3cos 3cos(3)0A θθ+= ① 又2 cos(3)(4cos 3)cos θθθ=- 得：cos θ= 则sin θ= 则231 sin(3)(4cos 1)sin (23A θθθ=-=- sin θ、sin(3)θ带入'ra u 得：32'(23ra u A A =+，此时'ra u 是3A 的函数，由30ra du dA '=得：31 6A = ，此时max 'ra u A = g 。 当A=1V 时，调制比1M =，叠加三次谐波后直流电压利用率为：

20.8662 D vv D K M V === 此时对应的3A 值即对应'ra u 取得最大值时的3A 值，即：31 6 A = 叠加上述幅值的三次谐波后，要保持输出电压不含低次谐波，原调制信号(ra u rb u 和rc u )幅值A 还能提高，当刚好达到满调制时，即：max '12 ra u A = =g ，得：1.155A = =，即A 可提高到1.155。 （2）、 I ：当k=0.5时，有： 0.5max(,,)0.5min(,,)0.50.5(0/6)0.50.5(/6/2) 0.50.5(/25/6)0.50.5(5/67/6)0.50.5(7/63/2) 0.50.5(3/2o ra rb rc ra rb rc rc rb ra rb ra rc rb rc rb ra rc ra u u u u u u u u u wt u u wt u u wt u u wt u u wt u u wt ππππππππππ=----≤≤--≤≤--≤≤=--≤≤--≤≤--≤≤11/6)0.50.5(11/62)rc rb u u wt πππ??? ?? ??? ?? --≤≤? 对A 相，加入零序电压后有： 0.5max(,,)0.5min(,,) 0.50.5(0/6)0.50.5(/6/2)0.50.5(/25/6)0.50.5(5/67/6)0.50.5(7/63/2)0.50.5ra ra ra rb rc ra rb rc ra rc rb ra rb ra rc ra rb rc rb ra rc ra u u u u u u u u u u u wt u u wt u u wt u u u wt u u wt u u πππππππππ'=----≤≤-≤≤-≤≤=--≤≤-+≤≤-+ 1.5(0/6)0.5(/6/2) 0.5(/25/6) 1.5(5/67/6)0.5(7/63/2) (3/211/6)0.5(3/211/6)0.50.5(11/62) 1.5(11/62) ra rab rac ra rab rac ra rc rb ra u wt u wt u wt u wt u wt wt u wt u u u wt u wt πππππππππππππππππ≤≤????≤≤????≤≤?? =≤≤???≤≤??≤≤≤≤?--≤≤≤≤??????

svpwm变频调速原理 详解svpwm与SPWM区别

svpwm变频调速原理详解svpwm与SPWM区别 本文主要是关于svpwm变频调速的相关介绍，并着重对svpwm与SPWM进行了详尽的区分介绍。 SVPWMSVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。 原理 普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥。这六个开关器件组合起来（同一个桥臂的上下半桥的信号相反）共有8种安全的开关状态。其中000、111（这里是表示三个上桥臂的开关状态）这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。因此称其为零矢量。另外6种开关状态分别是六个有效矢量。它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区，利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成360度内的任何矢量。当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量，而后用这两个基本矢量去表示，而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的电压矢量。从而保证生成电压波形近似于正弦波。 在变频电机驱动时，矢量方向是连续变化的，因此我们需要不断的计算矢量作用时间。为了计算机处理的方便，在合成时一般是定时器计算（如每0.1ms计算一次）。这样我们只要算出在0.1ms内两个基本矢量作用的时间就可以了。由于计算出的两个时间的总和可能并不是0.1ms（比这小），而那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。由于在这样处理时，合成的驱动波形和PWM很类似。因此我们还叫它PWM，又因这种PWM是基于电压空间矢量去合成的，所以就叫它SVPWM了。 svpwm变频调速原理SVPWM原理 电压空间矢量PWM（SVPWM）的出发点与SPWM不同，SPWM调制是从三相交流电源

SPWM与SVPWM的主要区别

SPWM与SVPWM之比较 班级： 学号： 姓名：

SPWM原理 正弦PWM的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的.正弦波波形产生的方法有很多种,但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种.第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小,所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波,显然输出电压高于前者,但对于微处理器来说,增加了数据处理量当载波频率较高时,对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的,它兼顾了前两种方法的优点. SPWM虽然可以得到三相正弦电压,但直流侧的电压利用率较低, 最大是直流侧电压的倍,这是此方法的最大的缺点. SPWM算法 SPWM 脉冲生成原理如图所示。将一个正弦信号作为基准调制波 ,与一个高频等腰三角载波进行比较 ,得到一个等距、等幅但宽度不同的脉冲序列。脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大值时,脉冲的宽度也最大 ,而脉冲间的间隔则最小；反之 ,当正弦值较小时,脉冲的宽度也小,而脉冲间的间隔则较大 ,这就是 SPWM 脉冲。用 6个 SPWM 脉冲序列分别控制6个IGBT导通或者截至 ,便能在三相定子绕组上得到交流信号,从而驱动PMSM 运转。 SVPWM原理 电压空间矢量PWM(SVPWM)的出发点与SPWM不同,SPWM调制是从三相交流电源出发,其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源.而SVPWM是将逆变器和电动机看成一个整体,用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量,建立逆变器功率器件的开关状态,并依据电

基于MATLAB的脉宽调制(PWM,SPWM,SVPWM)

第1章绪论 1.1 脉宽调制技术的研究背景——电气传动的发展 随着电力电子技术、微处理器技术的发展以及材料技术尤其是永磁材料技术的进步，电气传动系统，包括交、直流电动机调速及伺服系统，正在向系统高性能、控制数字化、一体化机电的方向发展。直流传动系统控制简单、调速特性好，一直是调速传动领域中的重要组成部分。现代的直流传动系统的发展方向是电动机主极永磁化及换向无刷化，而无刷直流电动机正是在这样的趋势下所发展起来的机电一体化电动机系统。一般意义上的无刷直流电动机(Bruhless DC Motor,BLDCM)是指方波无刷直流电动机，其特征是只需简单的开关位置信号即可通过逆变桥驱动永磁电动机工作。1975年无刷直流电动机首次出现在NASA报告中。之后，由于高性能、低成本的第三代永磁材料的出现，以及大功率、全控型功率器件的出现，使无刷直流电动机系统获得了迅速的发展。1977年，出现了采用钐钻永磁材料的无刷直流电动机。之后不久，无刷直流电动机系统开始广泛采用高磁能积、高矫顽力、低成本的第三代NdFeB永磁材料，且采用霍尔元件作位置传感器，采用三相全桥驱动方式，以提高输出转矩，使其更加实用。1986年，H.R.Bolton对方波无刷直流电动机系统进行了全面的总结，这标志着方波无刷直流电动机系统在理论上、驱动控制方法上已基本成熟。近年来，虽然永磁直流电动机也随着永磁材料技术的发展而得到了性能的提高，依然在直流传动系统中被广泛应用，但直流传动系统已经处于无刷直流电动机大规模普及与应用的阶段。 现代交流传动系统已经由感应电动机为主发展为多机种，尤其是以永磁同步电动机的发展最为显著。一方面，由感应电动机构成的交流调速系统性能依然不断提高，变压变频(VVVF）技术及矢量控制技术完全成熟。通过模仿直流电动机中转矩控制的思路，采用坐标变换，把交流感应电动机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，并通过对磁通和转矩的独立控制、使感应电动机获得类似直流电动机的控制特性。近年来又陆续提出了直接转矩控制、解耦控制等方法，从而使交流调速控制有了突破性的发展，并出现了一系列用于交流调速系统的高性价比的通用变频器。 另一方面，永磁同步电动机调速及高性能伺服技术发展迅速，应用功率范围不断扩大。永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)，又被称为正弦波无刷直流电动机系统，实际上为带有位置传感器的、由逆变器驱动的

SPWM与SVPWM的比较

SPWM与SVPWM的比较 SPWM原理正弦PWM的信号波为正弦波,就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形,其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的.正弦波波形产生的方法有很多种,但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种.第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小,所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波,显然输出电压高于前者,但对于微处理器来说,增加了数据处理量当载波频率较高时,对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的,它兼顾了前两种方法的优点. SPWM虽然可以得到三相正弦电压,但直流侧的电压利用率较低,这是此方法的最大的缺点. SVPWM原理电压空间矢量PWM(SVPWM)的出发点与SPWM不同,SPWM调制是从三相交流电源出发,其着眼点是如何生成一个可以调压调频的三相对称正弦电源.而SVPWM是将逆变器和电动机看成一个整体,用八个基本电压矢量合成期望的电压矢量,建立逆变器功率器件的开关状态,并依据电机磁链和电压的关系,从而实现对电动机恒磁通变压变频调速.若忽略定子电阻压降,当定子绕组施加理想的正弦电压时,由于电压空间矢量为等幅的旋转矢量,故气隙磁通以恒定的角速度旋转,轨迹为圆形. SVPWM比SPWM的电压利用率高15%,这是两者最大的区别,但两者并不是孤立的调制方式,典型的SVPWM是一种在SPWM的相调制波中加入了零序分量后进行规则采样得到的结果,因此SVPWM有对应SPWM的形式.反之,一些性能优越的SPWM方式也可以找到对应的SVPWM算法,所以两者在谐波的大致方向上是一致的,只不过SPWM易于硬件电路实现,而SVPWM更适合于数字化控制系统.

spwm-svpwm的等效性

空间矢量PWM和载波比较PWM的等效性 一．SPWM与SVPWM spwm通过高频三角载波与三相调制信号比较产生触发脉冲，很容易通过模拟电路或者数字电路实现，几乎所有的电机控制系统都有同步调制或者异步调制的硬件电路，为了扩展线性调制区，一个零矢量被叠加到三相调制波中（最常用的是三次谐波分量），可以将线性区扩展到1.15倍。 零矢量的问题，三星负载会有一个中性点，直流电压有一个参考点位点，两者并没有连接，因此在相对一个参考点时，需要考虑两个参考点间的电位，即零矢量关系。如下图n点和n’点。 svpwm，由六个区域组成，区域间通过六种开关状态隔离开，如图所

目标矢量V 可由临近的两个矢量合成（V1和V2），V1和V2即为两种开关状态（这种状态每次只有一个开关动作），作用时间为T1和T2，剩余时间T0=Ts-T1-T2由零矢量来完成，零矢量即为开关状态V0和V7（三相同时接负直流母线或者正直流母线），在Ts 时间内零矢量可以自由配置。 Vdc V V Vdc T V T V Ts V T V T V V 34213 2; sin 22) 3 sin( 113 2sin *; 2211*= == -= +=，则模为：若电源电压为 三角形关系： 向量关系θ θπ π

二．二者等效性 k0决定了零矢量V0和V7的作用时间。 一个Ts时间内作用零矢量V0和V7以及矢量V1和V2。V7的作用时间为k0T0，V0作用时间为（1-k0）T0,0

SVPWM的调制波及等效

附录： SVPWM 调制波形式及其与SPWM 的等效关系 1、SVPWM 调制波的等效 图1：规则采样 设采样周期T c 足够小，这样在整个采样周期内，调制波u a ，b ，c 等于采样时刻 的幅值，于是在采样周期内，调制波对应的脉宽为 )1(2c ma c n V U T T += =δ （1） 由此，可以计算出c c c b ma V T U )12( ,,-=δ （2） 此处设dc c V V 5.0=，以此进行归一化处理，因此有[1] 12,,**,,-= c c b na c b a T T u （3） 如图2所示，T c =2T s ，A ，B ，C 桥臂上管的导通时间可以写为： 1200T T T k T a ++= （4） 200T T k T b += （5） 00c T k T = （6） 此处，T 00不等于T 07，分别增加了一个系数k 0，(1-k 0)，一般情况下k 0=0.5。 在第一扇区中还可以得到s bc dc s ab dc T V V T T V V T * 2*1,==，同样对此式进行归一化处理，即)5.0/(),5.0/(****dc bc bc dc ab ab V V v V V v ==，有[2] * * *1** *12 5.02 5.0bc s s dc bc dc s dc bc ab s s dc ab dc s dc ab v T T V v V T V V T v T T V v V T V V T = = = === （7）

t t t 图2：空间矢量和三角波比较（a ）空间矢量脉宽（b ）三角波比较的脉冲 对比图1与图2，又有c b Ta T T T c b na s c ,,2,2,,==因此（3）对应于图2 可以化为 12,,**,,-= s c b a c b a T T v （8） 同时21s 0--T T T T =，并且将（4）-（7）代入（8），即可得到在第一扇区调制波的表达式，以A 相为例： 由（7）有：)(2 * *21c a s v v T T T -=+，从而有 ])(2 )1([2))(2 )(1()1(0* *0* *0000002100k v v k T T v v T T k T T k T T T k T T T k T c a s s c a s s s s a +---= +---=+-=-+=++=

SVPWM的原理与法则推导和控制算法详解

一直以来对SVPWM原理和实现方法困惑颇多，无奈现有资料或是模糊不清，或是错误百出。经查阅众多书籍论文，长期积累总结，去伪存真，总算对其略窥门径。未敢私藏，故公之于众。其中难免有误，请大家指正，谢谢！ 1空间电压矢量调制 SVPWM 技术 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，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。 SVPWM技术与SPWM相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数字化。下面将对该算法进行详细分析阐述。 1.1 SVPWM基本原理 SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期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的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。两个矢量的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢

量接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成PWM 波形。逆变电路如图 2-8 示。 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°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢量 UA(t)、UB(t)、UC(t)，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120°。假设Um 为相电压有效值，f 为电源频率，则有： ?????+=-==) 3/2cos()()3/2cos()()cos()(πθπθθm C m B m A U t U U t U U t U （2-27） 其中，ft πθ2=，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量 U(t) 就可以表示为： θππj m j C j B A e U e t U e t U t U t U 2 3 )()()()(3/43/2=++= （2-28） 可见 U(t)是一个旋转的空间矢量，它的幅值为相电压峰值的1.5倍，Um 为相电压峰值，且以角频率ω=2πf 按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量 U(t)在三相坐标轴（a ，b ，c ）上的投影就是对称的三相正弦量。

PMSM控制系统中SVPWM与SPWM的比较研究_苏娟莉

第9卷第2期2006年3月西安文理学院学报:自然科学版Journal of Xi an University of Arts &Science(Nat Sci Ed)Vol.9 No.2Mac.2006文章编号:1008-5564(2006)02-0055-04 收稿日期:2005-12-12 作者简介:苏娟莉(1975 ),女,陕西三原人,中国兵器工业第202研究所硕士研究生. PM SM 控制系统中SVPWM 与SPWM 的比较研究 苏娟莉1,张双运1,靳小军1,白云超2 (1.中国兵器工业第202研究所,陕西咸阳712099;2.西安测绘研究所,陕西西安710054) 摘 要:对PM SM 控制系统采用SVP WM 和SPW M 两种调制方法的性能进行对比,SV PWM 方案 较SPWM 方案,不仅提高了逆变器的直流电压利用率,且减小了转矩脉动. 关键词:自动控制;矢量控制;SV PWM ;SPWM ;仿真 中图分类号:T P13 文献标识码:A 脉宽调制(Pulse Width Modulation,简称PWM )是变频调速系统中的关键技术,常用的矢PWM 技术主要有基于正弦波对三角波脉宽调制的SPWM 技术和基于电压空间矢量(Space Vector)的SVPWM 技术等.前者以输出正弦波电流为控制目标,将三角波和三相正弦调制波进行比较,生成SPWM ;后者以使电动机获得理想圆磁场为控制目标,用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁链矢量来跟踪基准磁链圆,由跟踪结果决定逆变器的开关模式,生成SVPWM 波[1].SVPWM 直接控制逆变器件的开关状态,不同的开关状态对应不同的空间电压矢量,合理安排空间电压矢量的切换顺序.为了分析这两种技术对逆变器的直流电压利用率、转矩脉动和对系统,本文利用M ATLAB 软件,对系统在两种不同PWM 调制策略下的性能进行了对比. 1 仿真系统设计 三相逆变器供电永磁同步电动机(PMSM)连接原理如图1所示,为便于表示,六个功率开关器件用开关表示,PMSM 的定子等效为星型接法的三相绕组. 图1 三相逆变器-电机连接原理图 采用矢量控制方式对系统分别使用SVPWM 、 SPWM 方法进行仿真.SVPWM 、SPWM 脉冲均采用 单极性方式,两系统在速度主令(400rad/s)、负载 (10N m )、载波频率(10kHz)、和PI 调节参数均相同 的条件下进行仿真.调速系统仿真图如图2所示.(a) 为采用SVPWM 算法的仿真图,(b)为采用SPWM 算法的仿真图.这里,电机仿真参数选取为:R =2. 8 ,L d =8.5mH ,L q =8.5mH , r =0.175Wb ,P n =4(极对数),J =0.8 10-3kg m 2(转动惯量).2 仿真结果分析 系统响应曲线由图3~图5给出,左图是SVPWM 系统响应曲线,右图为SPWM 系统响应曲线.这

spwm和svpwm

最近一直在看电机调速，主要是spwm和svpwm，现在把所看的东西总结一下。 首先是背景知识，电机学基本公式，所以引出三种调速方式，我们采用的是变频调速。关于变频调速，基频以上恒功率，基频以下恒转矩。然后是关于坐标变换的，3s-2s-2r，对应着两个变换，接着是建立三相异步电机的四大方程:同步旋转坐标系上的电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。还有就是三种PWM技术：正弦PWM、优化PWM及随机PWM，我们在DTC中采用正弦PWM，且采用自然采样法。最后就是广泛采用的两种经典调频调速方式了：矢量控制和直接转矩控制。当然在这两种调速方式的硬件电路中都涉及到整流电路、滤波电路和逆变电路，其中整流电路由六个整流二极管组成三相不可控整流桥，滤波电容除了滤除整流后的电压纹波外，还在整流电路与逆变器之间起去耦作用，以消除相互干扰，这就给作为感性负载的电动机提供必要的无功功率，逆变电路的功率开关器件选用的是以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为核心的智能功率模块(IPM）。 接着简单介绍两种控制方式： 1、矢量控制是通过三相静止轴系ABC——两相静止坐标系——两相同步旋转轴系两次坐标变换。在MT坐标系下面，将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量im和it，并对其加以分别控制，控制im相当于控制磁通，控制it相当于控制转矩； 2、直接转矩控制 spwm是利用正弦波做载波，三角波做调制波，利用自然采样法生成spwm，其实现方法简单,可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波.但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制，这种方法是针对电源的；