SPWM全称Sinusoidal Pulse Width Modulation,意为正弦脉冲宽度调制,简称正弦脉宽调制,SPWM着眼于产生三相对称的正弦电压源。理想的SPWM变频器,不论相电压还是线电压,均不包含低次谐波。其最低次的谐波发生在一倍开关频率附近。
SVPWM出现在SPWM之后,是针对电机负载对SPWM的做出改良后的技术。
SVPWM全称Space Vector Pulse Width Modulation,意为空间矢量脉冲宽度调制,简称空间矢量脉宽调制。矢量控制和直接转矩控制变频器均基于SVPWM技术。
SVPWM的空间矢量是指通过电压矢量产生的磁场矢量,磁场矢量是空间旋转的矢量,SVPWM将电压矢量通过脉宽调制,旨在产生空间旋转的磁场矢量。SVPWM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旋转磁场。其相电压往往不是正弦波,但其线电压是正弦波,而其绕组电流的谐波成分较PWM小,旋转磁场更逼近圆形,使得电机转矩脉动降低。
图1、SVPWM相电压波形为马鞍形,线电压波形为正弦波
基于SVPWM思想,可以衍生出无数种调制技术,对于理想三相电机,SVPWM的无数种调制方式中,有一种的效果与SPWM效果完全相同。然而,实际的SVPWM,在不影响控制效果的前提下,直流母线电压利用率有显著提升。受SVPWM的启示,某些SPWM变频器通过相电压注入三次谐波,也能达到类似的效果,当然,严格讲,这已经不是严格意义上的SPWM了。
此外,SVPWM开关动作次数减少,降低了开关损耗,有利于提升变频器效率。
SPWM和SVPWM的谐波均集中在开关频率整数倍附近。SPWM电压低次谐波含量少;SVPWM电流低次谐波含量少。
图2、注入三次谐波的SPWM相电压频谱
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