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    SVPWM和矢量控制是一回事吗?

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    发表于 2022-6-20 15:57:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    要说SVPWM得先说说目前另一种使用较广泛的脉宽调制方法——正弦脉宽调制法(SPWM),从电机控制这一领域来说,提到SPWM自然会想到异步电机的变频调速技术,简单来说,这种调速方式要求能够同时做到变频和变压。

    【补充】所谓PWM技术,就是我们用一组等高不等宽的矩形波(方波)来近似代替正弦波,要求就是这些矩形波的宽度变化按照正弦波的规律变化。之后我们就可以通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压幅值,可以通过改变调制波的频率来改变输出电压的频率。

    目前在工业上,SPWM技术已经得到了非常普遍的应用。粗略划分其种类,大致可以分为电压SPWM,电流SPWM和磁链SPWM三类。其中电压SPWM和电流SPWM是从电机的供电电源角度出发的,而电压空间矢量PWM则是从电动机自身角度出发的。

    举例来说,电压SPWM通过生成的PWM信号来控制逆变器的开关管,改变PWM信号的参数,从而实现电动机供电电源的变压和变频。这种方法追求的目标是,生成一个电压和频率可调,三相对称的供电电源。它的控制原则是尽可能地去减少谐波分量。目前主要的生成方法有:自然采样法,对称规则采样法,不对称规则采样法。

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    而电压空间矢量PWM——磁链轨迹法的目标是使电机内部产生一个圆形磁场。
    为什么要这样做呢?

    【当我们用三相平衡的电压对异步电机进行供电的时候,电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定,并以恒速旋转,磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转磁场——磁链圆,产生恒定的电磁转矩】

    也就是说,如果有一种方法,可以使得逆变器可以向异步电机提供可变频电源,并能够保证电动机形成定子磁链圆,这样也就也可以实现异步电机的变频调速。

    于是乎,我们采用把逆变器和交流电动机视为一体的策略,通过跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器的工作状态, 我们也把这种控制方法称作“磁链跟踪控制”,如下图所示。

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    所以,电压空间矢量PWM(磁链轨迹法)仅仅是V/f 变频调速的一种方式。而V/f 控制是控制电机磁通的一个方法,使得电机供电电源的压频比能预设在系统内,维持磁通在一定的水平,主要在变频器上应用,可以节约电机的耗能。
    而矢量控制打一开始的思路就是如何能够像直流电机一样控制异步电机。

    矢量控制可以根据客户的需要来微调电机,可以把异步电机做伺服电机用。这种控制方法不是以电机效率为最高追求,而是以工程要求为出发点,能够时刻快速跟踪反馈控制。

    最后要说的一点是,V/f变频调速的方式对电机的参数依赖不大,基本解决了平滑调速的问题,多用于风机、泵类节能型变频器。而矢量控制以电动机的基本运行数据为依据,可以使得异步电机像直流电机一样控制,解决了电机的静态调速和动态转矩性能的相关问题,应用在要求比较高的传动场合。

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