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關於SVPWM馬鞍形和相、線電壓標準正弦的一些彙總

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這個問題困惑過不少初學者或者沒有相關專案經驗的人,當初我也被困惑過,我來做個總結:

 

SVPWM調製的結果,是各相電壓(端電壓對中性點,line-neutral)是正弦的,如果是PWM控制,這個正弦電壓是很難觀察到的,因為示波器的探頭只能夾在電機的三個出線上(端電壓測量口),就算你把虛擬中點引起來,你看到的電壓波形也是PWM訊號, PWM dutycycle*Udc =正弦。那怎麼確認相電壓是正弦的呢?看各相電流,如果示波器上看到的電流是正弦的,反過來可以確認等效的相電壓是正弦的I = U/Z,感抗Z的存在不影響波形。

 

那麼馬鞍型電壓波形是怎麼回事?它是電機的三個出線端對地的波形(line-GND),也是等效的均值,PWM DUTY CYCLE *Udc,直接把示波器探頭測端電壓,看到的也是PWM波,不是馬鞍形,如果你想看這個馬鞍形波形,可以把 端電壓經過RC低通濾形,這樣,示波器上就看到馬鞍形的波形了。

 

一些廠商如Microchip的筆記上,對這個問題也犯個錯誤,或者標不清楚,我見過對這個問題說得最清楚的是是TI公司,所以對TI的嚴謹印象很深。

 

再說一句,SVPWM的相電壓是正弦(不是馬鞍形),SVPWM的相電壓是正弦(不是馬鞍形),SVPWM的端電壓(line to GND)經過濾形後得到的濾形是馬鞍形。

區分幾個名詞:

 

端電壓   terminal voltage,  terminal to GND(line to GND)

相電壓   phase voltage,    terminal to neutral point(line to neutral point)

 

相電流(綠色)一定是正弦,由此可知等效的相電壓是正弦,I =U/Z,感抗Z不影響波形;

端電壓(黃色)一定是你用示波器一端鉗住電機的某一相(MOSFET上下橋引出的某一相),然後示波器的地接板子上的地,並且經過濾波,才看到馬鞍形波形。

 

電壓,顧名思義,是兩點之間的電位差,某點的電壓,準確地說,是某點相對另一點的電位差,只是在通常情況下,另一點通常選為零電位點。

 

電流就沒有參考點的概念,電流指的是導線中的電流,怎麼測量都是一樣的。

 

 

通過接地電阻測量相電流,理解很簡單,相電流從上端----》中點-----》地, 當然可以在中點和地之間加一個取樣電阻來測量相電流,採得的電壓包括有相電流的資訊,這裡要注意取樣時機。

 

你也可以在上端---》中點之間安裝電流感測器,這樣也可以採到相電流,並且這裡採到的相電流就是真實的相電流,很多方案就是這麼做的。

 

微控制器輸出的訊號經低通濾波器後可以得到馬鞍形波形。

但是該輸出訊號經過驅動電路輸入到電機後,由於3相的3次諧波電流在電機中自行抵消,因此看到的相電流波形是基波分量,也就是單一的正弦波電流。

 

 

基於SVPWM思想,可以衍生出無數種調製技術,對於理想三相電機,SVPWM的無數種調製方式中,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。 SVPWM調製波呈馬鞍形相比SPWM波形添加了0向量,也即是整數倍3次諧波,也即是在正弦的基礎上加了整數倍的3次諧波變成了馬鞍形

 

根據三相電路對稱性可知,相電壓的三次諧波相位相同,相位相同的諧波就是零序諧波。

此外,9次諧波,15次諧波,所有三的整數倍的奇數次諧波,都是零序諧波。

 

https://www.vfe.cc/NewsDetail-1160.aspx

A相;i=Isin3wt
B相;i=Isin3(w-120º)t=Isin3wt
C相;i=Isin3(w-240º)t=Isin3wt
故三項同相位

可知:當採用SVPWM控制時,由於波形通過正弦波和整數倍的3次諧波(零向量)合成,因此UNO不為0,而是等於3次諧波電壓,這樣,端電壓為馬鞍形,相電壓為標準正弦,線電壓為標準正弦