網(wǎng)絡(luò)上已有不少相關(guān)內(nèi)容的具體講解，本文為SVPWM調(diào)制策略的要點(diǎn)講解，重點(diǎn)在于SIMULINK仿真。

1.前言

SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空間矢量脈寬調(diào)制）是近年發(fā)展的一種比較新穎的電機(jī)控制方法，是 由三相功率逆變器的六個(gè)功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式以產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波 ，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形。SVPWM與傳統(tǒng)的正弦PWM不同，它是從三相輸出電壓的整體效果出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)獲得理想圓形磁鏈軌跡。

為什么要使用SVPWM策略？為電機(jī)控制所需，SVPWM可以依據(jù)電機(jī)磁鏈和電壓的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)恒磁通變壓變頻調(diào)速，并且SVPWM比SPWM的直流母線的電壓利用率高15%，更易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

2.SVPWM的輸入輸出分別是什么？

輸入：

1.旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq軸電壓、自然坐標(biāo)系下的ABC三相電壓等等載波信號(hào)

2.供電

輸出：

三相PWM信號(hào)

2.1輸入從何而來

控制器輸出的控制電壓、參考電壓等帶有所需信息的電壓信號(hào)

2.2輸出用去做什么

作為永磁同步電機(jī)等被控對(duì)象的輸入：輸出的三相PWM信號(hào)可分別加在空間上互差120°的三相靜止坐標(biāo)系上，可等效為幅度、頻率、相位的三相交流電，輸入信號(hào)含有的信息在這個(gè)三相交流電的幅度、頻率、相位中體現(xiàn)。由此可作為PMSM等被控對(duì)象的輸入，因?yàn)镻MSM的轉(zhuǎn)速取決于該三相電壓的頻率。

3.理論基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)組成

平均值等效原理：在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)通過對(duì)基本電壓矢量加以組合，使其平均值與給定電壓矢量相等。通過改變計(jì)算機(jī)（數(shù)字控制器）輸出PWM波的占空比等效所需要的三相電壓。

3.1電路：三相逆變器

三相逆變器的電路圖和工作流程圖解如圖所示，

逆變器的開關(guān)電路有如下八種開合狀態(tài)

八種開合狀態(tài)的相電壓和線電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

3.2開關(guān)邏輯：如何為三相電路的開關(guān)賦值？

八個(gè)基本電壓空間矢量的大小和位置：其中非零矢量的幅值(相電壓幅值)相同（模長為），相鄰的矢量間隔為60°，而兩個(gè)零矢量幅值為零，位于中心。在每一個(gè)扇區(qū)，選擇相鄰的兩個(gè)電壓矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原則來合成每個(gè)扇區(qū)內(nèi)的任意電壓矢量。滿足如下數(shù)學(xué)表達(dá)式：

其中，為期望電壓矢量； 為采樣周期； 分別為對(duì)應(yīng)兩個(gè)非零電壓矢量和零電壓矢量在一個(gè)采樣周期內(nèi)的作用時(shí)間；其中包括了 和 兩個(gè)零矢量。上式的意義是，矢量在 時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的積分效果值和分別在時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的積分效果相加總和值相同。

至此，問題轉(zhuǎn)換為如何選取8種開關(guān)以及其對(duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間.

通過空間矢量的計(jì)算可以得出各開關(guān)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間（以第一扇區(qū)為例）：

以減少開關(guān)次數(shù)為目標(biāo)，將基本矢量作用順序的分配原則選定為：在每次開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，只改變其中一相的開關(guān)狀態(tài)。并且對(duì)零矢量在時(shí)間上進(jìn)行了平均分配，以使產(chǎn)生的PWM 對(duì)稱，從而有效地降低PWM的諧波分量。開關(guān)順序的選取有七段式序列。詳細(xì)圖解可參考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/115067276

下面動(dòng)態(tài)展示工作流程（圖中是以三角波為例，正弦波與之類似）

本圖來源于：Space Vector PWM Intro—Switchcraft

4.Simulink仿真和程序講解

總體仿真模型（代碼來源見圖中備注）

4.1三相逆變電路部分由總體模型所示

4.2開關(guān)邏輯的實(shí)現(xiàn)如下圖所示

本代碼輸入為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的軸電壓，首先對(duì)扇區(qū)的選取進(jìn)行判斷（圖中Selec.Setor）

通過將軸電壓轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系下，對(duì)矢量分解至各坐標(biāo)軸，并結(jié)合角度進(jìn)行判斷。

function [Mag,ang,Sec] = fcn(u)

complexo=u(2)+ i* u(3);
Mag=abs(complexo);
ang=atan2(imag(complexo),real(complexo));
alpha=ang*180/pi;

Sec = (alpha>0 & alpha<=60)*1+ (alpha>60 & alpha<=120)*2  + (alpha>120 & alpha<=180)*3 ...
  +(alpha>-180 & alpha<-120)*4+ (alpha>-120 & alpha<=-60)*5 + (alpha>-60 & alpha<=0)*6;

接下來進(jìn)行開關(guān)量的實(shí)時(shí)選取，采用七段式的選取方法

function pwm  = fcn(Fs,Mag,ang,Sec,Vdc,clk)

% Time synchronization with the simulink clock. 
t=clk;

% Vdc at workspace
% General expression for the calculation of T1, T2 and T0. 

T1=(sqrt(3)*(Mag/Vdc))*sin(Sec*pi/3 -ang)/Fs;
T2=(sqrt(3)*(Mag/Vdc))*sin(ang - ((Sec-1)*pi/3))/Fs;
T0= (1/Fs -T1- T2)/2;

% Change of sectors 
sec_ant=mod(floor(Sec),2);

if(sec_ant~=1)  % detection sector exchange
    
 T1=(sqrt(3)*(Mag/Vdc))*sin(ang - ((Sec-1)*pi/3))/Fs;
 T2=(sqrt(3)*(Mag/Vdc))*sin(Sec*pi/3 -ang)/Fs;
 
end
% Sawtooth
ref= 1/Fs * rem(t,1/Fs)/(1/Fs);
% Time intervals
int1=T0/4;
int2=int1+T1/2;
int3=int2+T2/2;
int4=int3+T0/2;
int5=int4+T2/2;
int6=int5+T1/2;

timet=1+(ref>=int1)+(ref>=int2)+(ref>=int3)+(ref>=int4)+(ref>=int5)+(ref>=int6);
sw_array=zeros(3,7,6);  %Initialize table of key states -> 3 rows (arms), 7 columns (times) and 6 vectors (sectors). 

%                ------Arm A --------   -------Arm B --------  -------Arm C --------
sw_array(:,:,1)=[0 1 1 1 1 1 0;0  0 1 1 1 0 0; 0 0 0 1 0 0 0]; %setor 1
sw_array(:,:,2)=[0 0 1 1 1 0 0;0  1 1 1 1 1 0; 0 0 0 1 0 0 0]; %setor 2
sw_array(:,:,3)=[0 0 0 1 0 0 0;0  1 1 1 1 1 0; 0 0 1 1 1 0 0]; %setor 3
sw_array(:,:,4)=[0 0 0 1 0 0 0;0  0 1 1 1 0 0; 0 1 1 1 1 1 0]; %setor 4
sw_array(:,:,5)=[0 0 1 1 1 0 0;0  0 0 1 0 0 0; 0 1 1 1 1 1 0]; %setor 5
sw_array(:,:,6)=[0 1 1 1 1 1 0;0  0 0 1 0 0 0; 0 0 1 1 1 0 0]; %setor 6
 

if t<1e-6
Sec=1;
end;
   
S1=sw_array(1,timet,Sec);
S2= ~S1;
S3=sw_array(2,timet,Sec);
S4= ~S3;
S5=sw_array(3,timet,Sec);
S6= ~S5;
% SVPWM
pwm= [S1 S2 S3 S4 S5 S6];
end

開關(guān)量輸出至IGBT處，然后三相逆變電路產(chǎn)生PWM波