SPWM 与 SVPWM (零序分量法实现) 电压利用率简谈

一、电压利用率是什么1.1 电压分析根据上图所示的连接方式可以分析端电压当控制 M1 的占空比为 100% 时端电压当控制 M1 的占空比为 50% 时端电压当控制 M1 的占空比为 0% 时端电压1.2 电压利用率是什么电压利用率的定义逆变器能输出的最大相电压 (峰值非峰峰值) / 母线电压。也就是相到电阻的电压比如下图是我们使用 SPWM 输出的相电压其相电压利用率为 50%我们可见每一项的峰值只有母线电压的一半。而线电压利用率却是 86.6%我们继续向下看二、相电压和线电压的关系2.1 相电压和线电压是什么三相系统里有三相A、B、C每一相的电压如果对地 / 对中性点量就是相电压。2.1.1 相电压相线与中点的电压。相电压在三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图中三相线(U,V,W)相对于电机星型连接点N所测量得到的电压称为相电压。就是指的是电机内部每一相绕组两端承受的电压。下图三中UaNUbNUcN 就表示三相相电压。2.2.2 线电压线电压是两相线之间的电压差。线电压在三相逆变桥与三相永磁同步电机连接示意图中三相线 (U,V,W) 取任意两根相线所测量得到的电压称为线电压。也就是火线和火线之间的电压。下图五中UabUbcUca 就表示其中三路线电压。2.1 相电压和线电压的关系 (向量推导)虚线是我们将取负平移后得到的最终得到向量也就是我们是线电压。通过构建等腰三角形可见 线电压 相电压2.2 三角函数公式推导假设 a、b 两相电压为 电压幅值线电压就是两者之差可得 电压幅值忽略交流效应可得 线电压 相电压2.3 结论至此我们可以确定相电压和线电压的关系 线电压 相电压三、SPWM 的电压利用率3.1 SPWM 的相电压利用率基于以上分析三端电压与的表达式为在加下图中虚线就是我们上面公式最后的的直流偏置。不难发现这种调制方式的的峰值为母线电压的一半。我们这样规定电压利用率电压利用率 电压幅值 / 直流母线电压。也就是说SPWM 的相电压 (三项对地电压) 的电压利用率是 50%。3.2 SPWM 的线电压利用率SPWM 的相电压 (三项对地电压) 的电压利用率是 50%我们刚才发现了相电压和线电压的关系 线电压 相电压所以SPWM 的线电压利用率就是也就是 86.6%3.3 结论SVPWM 的电压最大利用率以调制比 m 1 举例类型利用率相电压对母线50.0%线电压对母线50.0%*√3 86.6%四、SVPWM 电压利用率4.1 SVPWM (零序分量法实现) 的相电压利用率我们以零序注入法距离 SVPWM 的电压利用率、、 三相电的相电压 (线对地电压) 相电压峰值、、 电压120°的超前后滞后 零序分量 零序分量 当前时刻中三项中最大电压 当前时刻中三项中最小电压此时我们的直流偏置不再是母线电压的一半而是我们注入的注入的三角波。下图中包括了 SPWM、SVPWM 和 SVPWM 注入的三角波偏置的波形。但是并没有显性标识出 SPWM 的偏置电压很显然就是 0V 直线。在下图中SPWM 波形已经到了 0.8V 幅值的母线极限了但是经过零序分量注入的等量的 SVPWM 后幅值却低于 SPWM也就是还有提升的空间换句话来说SVPWM 提升了母线电压的利用率。SPWM 的相电压利用率只有但是 SVPWM 处理后则提升到了。也就是 SPWM 的的相电压利用率约为 57.73%4.2 SVPWM 的线电压利用率我们上述推断可知线电压和相电压关系将其带入到我们上述转化可得这就是我们使用 SVPWM 的电压利用达到 100% 的推断。五、最大调制比和极限电压圆5.1 电压方向拓扑分析五、总结在调制比 m 1 的情况下测量方式/调制方式SPWMSVPWM相电压的母线利用率50%√3/3 ≈ 57.73%线电压的母线利用率50.0%*√3 86.6%(√3/3)*√3 100%下图是不同调制方式的线电压矢量范围本文没有涉及到下图绿色和蓝色的过调制。