SPWM全稱Sinusoidal Pulse Width Modulation,意為正弦脈沖寬度調制,簡稱正弦脈寬調制,SPWM著眼于產生三相對稱的正弦電壓源。理想的SPWM變頻器,不論相電壓還是線電壓,均不包含低次諧波。其最低次的諧波發生在一倍開關頻率附近。
SVPWM出現在SPWM之后,是針對電機負載對SPWM的做出改良后的技術。
SVPWM全稱Space Vector Pulse Width Modulation,意為空間矢量脈沖寬度調制,簡稱空間矢量脈寬調制。矢量控制和直接轉矩控制變頻器均基于SVPWM技術。
SVPWM的空間矢量是指通過電壓矢量產生的磁場矢量,磁場矢量是空間旋轉的矢量,SVPWM將電壓矢量通過脈寬調制,旨在產生空間旋轉的磁場矢量。SVPWM從三相輸出電壓的整體效果出發,著眼于如何使電機獲得理想圓形旋轉磁場。其相電壓往往不是正弦波,但其線電壓是正弦波,而其繞組電流的諧波成分較PWM小,旋轉磁場更逼近圓形,使得電機轉矩脈動降低。
圖1、SVPWM相電壓波形為馬鞍形,線電壓波形為正弦波
基于SVPWM思想,可以衍生出無數種調制技術,對于理想三相電機,SVPWM的無數種調制方式中,有一種的效果與SPWM效果完全相同。然而,實際的SVPWM,在不影響控制效果的前提下,直流母線電壓利用率有顯著提升。受SVPWM的啟示,某些SPWM變頻器通過相電壓注入三次諧波,也能達到類似的效果,當然,嚴格講,這已經不是嚴格意義上的SPWM了。
此外,SVPWM開關動作次數減少,降低了開關損耗,有利于提升變頻器效率。
SPWM和SVPWM的諧波均集中在開關頻率整數倍附近。SPWM電壓低次諧波含量少;SVPWM電流低次諧波含量少。
圖2、注入三次諧波的SPWM相電壓頻譜
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