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SVPWM

3星 · 超过75%的资源需积分: 46 195 浏览量 2020-05-03 16:48:02 上传评论 6 收藏 949KB PDF 举报

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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！

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。

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

，逆变器输出的三相相电压为

、

，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

、

，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

为相电压基波峰值，f 为电源频率，则有：

( 2 3) ( 2 3)

( ) cos ( )

( ) cos( 2 3) [ ]

j t j t

AO m

j t j t

BO m

j t j t

CO m

U t U t e e



   





−

− − −

+ − +

= = +

= − = +

= + = +

（1-1）

在三相静止坐标系下，

第 5 页共 30 页

图 1-2 电压空间矢量图

其中非零矢量的幅值（指非零矢量代表的开关状态下三相合成矢量的幅值）相同（oho77

注：在αβ坐标系下,模长为 2Udc/3；如果是在三相静止坐标系下，模长为 Udc），相邻的

矢量间隔 60°，而两个零矢量幅值为零，位于中心。在每一个扇区，选择相邻的两个电压

矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量，即：

s x x y s

x x y

T T T T T

ref x y

T T T

U dt U dt U dt U dt

= + +

   

（1-6）

或者等效成下式：

* * * *

ref s x x y y deact

U T U T U T U T= + +

（1-7）

其中，Uref 为期望电压矢量；Ts 为开关周期；Tx、Ty、T0 分别为对应两个非零电压矢

量 Ux、Uy 和零电压矢量 U0 在一个采样周期的作用时间；其中 Udeact 可表示 U0 或 U7 两

个零矢量。式（1-7）的意义是，矢量 Uref 在 Ts 时间内所产生的积分效果值和 Ux、Uy、U0

分别在时间 Tx、Ty、T0 内产生的积分效果相加总和值相同（oho77 注：由于在 Ts 时间内认

为 Uref 的角度是不变的，所以通过计算时间 Tx、Ty、T0 这种方式实现的 SVPWM 是一种规

则采样）。

由于三相正弦波电压在电压空间向量中合成一个等效的旋转电压，其旋转速度是输入电

源角频率，等效旋转电压的轨迹将是如图 1-2 所示的圆形。所以要产生三相正弦波电压，

可以利用以上电压矢量合成的技术，在电压空间向量上，将设定的电压矢量由 U4(100)位置

开始，每一次增加一个小增量，每一个小增量设定电压矢量可以用该区中相邻的两个基本非

零向量与零电压矢量予以合成，如此所得到的设定电压矢量就等效于一个在电压空间向量平

面上平滑旋转的电压空间向量，从而达到电压空间向量脉宽调制的目的。

oho77 注：实际上式(1-7)并不是 SVPWM 调制的专属表达式，在 SPWM 调制中一样成立。

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GJunBest

2025-03-01

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yanming8525826

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