基本介紹
- 中文名：空間向量調變
- 外文名：Space vector modulation
- 簡稱：SVM或SVPWM
- 學科：電子工程
簡介,原理,SVPWM與PWM、SPWM的比較,特點,
簡介
空間向量調變的主要思想是以三相對稱正弦波電壓供電時三相對稱電動機定子理想磁鏈圓為參考標準，以三相逆變器不同開關模式作適當的切換，從而形成PWM波，以所形成的實際磁鏈矢量來追蹤其準確磁鏈圓。
空間向量調變是一種控制脈衝寬度調變（PWM）的算法，用來產生交流波形，多半是有直流電壓輸入，利用多組D級放大器輸出電壓，驅動三相交流馬達。空間向量調變有許多的變體，其輸出品質及計算需求也隨之不同。目前一個熱門的領域是利用算法來減少快速切換時產生的總諧波失真。
傳統的空間向量調變方法從電源的角度出發，以生成一個可調頻調壓的正弦波電源，而空間向量調變方法將逆變系統和異步電機看作一個整體來考慮，模型比較簡單，也便於微處理器的實時控制。
原理
右圖是一個三相逆變器，用許多開關將直流電源轉換為可以驅動三相馬達的三相交流電。
開關在控制時，同一臂的上臂及下臂開關不能同時投入，同時投入時直流電源會短路。因此上下臂的動作信號需要互相反相（除反相外還需要有延遟，以下先省略不計），也就是A +on時，A-需為off，反之亦然。因此逆變器會有八種不同的組合，分別是六個有效的向量及二個零向量。
若只考慮有效向量V1-6，輸出電壓為脈波的弦波，每隻腳的相位差為120度。
若要實現空間向量調變，先要有一個參考信號Vref依fs的頻率取様（Ts= 1/fs）。參考信號可以用三個獨立的相訊號用
轉換。參考信號會用二個有效向量及一個零向量合成。存在多種不同的策略來選擇有效向量及零向量。不同的選擇會影響諧波成分及切換損失。
三相逆變器用空間向量調變可以產生八種不同的切換向量。Vref位在第一區，Vref_MAX是在不用非線性調變下的最大振幅。
SVPWM與PWM、SPWM的比較
PWM：脈衝寬度調製(PWM)，電晶體(常用MOS、IGBT等全控型器件)工作在開關狀態，電晶體被觸發導通時，電源電壓加到電動機上；電晶體關斷時，直流電源與電動機斷開；這樣通過改變電晶體的導通時間（即調占空比ton）就可以調節電機電壓，從而進行調速。
對比SVPWM的產生原理可知，SVPWM本身的產生原理與PWM沒有任何關係，只是形似。
SPWM：正弦波脈寬調製，將正弦半波N等分，把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積用一個與此面積相等的等高矩形脈衝來替代。三角波載波信號Ut與一組三相對稱的正弦參考電壓信號Ura、Urb、Urc比較後，產生的SPWM脈衝序列波Uda 、Udb、Udc作為逆變器功率開關器件的驅動控制信號。逆變器輸出電壓的基波正是調製時所要求的正弦波，調節正弦波參考信號的幅值和頻率就可以調節SPWM逆變器輸出電壓的幅值和頻率。
SVPWM與SPWM的原理和來源有很大不同，但是他們確是殊途同歸的。SPWM由三角波與正弦波調製而成，而SVPWM卻可以看作由三角波與有一定三次諧波含量的正弦基波調製而成，這點可以從數學上證明。
特點
空間向量調變的主要特點有：
1.在每個小區間雖有多次開關切換，但每次開關切換隻涉及一個器件，所以開關損耗小。
2.利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計算簡單。
3.逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側電壓，比一般的SPWM逆變器輸出電壓高15%
