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如何深入理解SVPWM?(2)

2018-11-23 03:30:51 网络整理 阅读:150 评论:0

因此从直观上来讲,对于幅值有限制的信号,如果我们想要基波幅值最大,方波是最好的选择。现在我们更进一步,假设有一个电机逆变器,其相电压幅值有限制,那怎样才能获得最大的相电压基波呢?

根据我们前面的分析,优选肯定是方波了,此时基波能放大到1.27倍。但是如果你真的这么干了,就会出问题,难点在哪呢?——如果我们仔细观察方波的傅里叶级数展开,就会发现要想获得理想的方波,需要所有奇次谐波的叠加。由电机学知识我们知道,3次及其倍数的谐波对线电压没影响,对合成磁动势也没影响,倒还好,但是其他的5,7,11,13,...等就麻烦了,会引起电机转矩的波动。

三角波就肯定被排除了,因为其基波不但没放大,还缩小了,电压利用率太低。

那看来只剩下梯形波了,根据我们前面的分析,对于横值区间和变化区间相等的梯形波,基波放大至1.15倍,貌似还能接受。但是梯形波也有一个问题,其谐波也比较多,除了3的倍数外,还有25次,49次,64次等,那怎么办呢?——哈哈,对于数学家而言需要严谨,对于工程师而言,只要好用就行了啊,我们退而求其次,近似梯形波行不行呢?

我们知道,大多数电机都是三相的,绕组空间120°电角度配置,相电压三次谐波不影响线电压,也不影响合成磁动势。为简单起见,我们假设某个电压波形(近似梯形波)只是由基波和3次谐波组成:

假设幅值限制还是1,我们的问题就转变成了在满足 时 的最大值问题。这个数学问题就要有数学家去解决吧,我们直接用他们给的结论:当 , 可取得最大值 ,即:

都是公式,不够直观,画个图来展示一下:

如何深入理解SVPWM?(2)

可见确实不是一个理想的梯形波,但是近似梯形波,呈现马鞍状,这个时候基波幅值放大多少呢?—— 。

当然我们还可以换成余弦函数表示:

即:

二、怎么注入三次谐波

我们知道现代交流电机都是通过PWM斩波来控制,典型的逆变器框图如下:

如何深入理解SVPWM?(2)

通过6个三极管的关和断来实现三相绕组期望的电压,对于A相绕组而言:当上管Q1导通时 A点与电源接地点 O的电势差 为 ,当下管Q4导通时 A点与电源接地点 O的电势差 为 ;对于B、C两相绕组也同样。三极管的开关信号可由如下方式获得:

如何深入理解SVPWM?(2)

因为调制波为三相正弦信号,此时 、 、 基波最大值即为幅值的最大值 。

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