学过电力电子的小伙伴们都知道…

交流电“整流”为直流电(a)…

直流电“逆变”为交流电(b)…

交流电“变压”为交流电(c)…

直流电“斩波”为直流电(d)…

“变压”(c)暂且不谈…

这是变压器制作的领域…

“斩波”(d)也不多说…

这是开关电源的领域…

那么…

就只剩下“整流”(a)和“逆变”(b)了…

如果用在工业(变频器)…

你给我的电能是拥有完美身材的380V工频标准正弦波电压…

那么我的控制就会采用先(a)后(b)…

如果用在电动汽车行业(电机控制器)…

你给我的是拥有几百伏的直流的锰酸铁锂大电池...

那么我就直接用(b)就OK了…

好吧…

abcd不好理解…

那就可以这样理解…

电机控制就是…

不管你给我的是什么电…

我总要把他变成交流电输入到电机的定子三相绕组里…

但这个交流电并不是拥有“s”身材的正弦波形…

而是 PWM 交流电…

从前…

有本叫“模拟电子技术”的小说…

里面有一个男N号主人公叫“三极管”…

他有三个“头”…

一个控制“头”，两个输出“头”…

给一个“头”施加刚猛的手段…

他会进入兴奋状态，另外两个“头”就“导通”了…(饱和区，开通)

给一个“头”施加怀柔的手段…

他就会冷若冰霜，另外两个“头”就“关断”了…(截止区，关闭)

如果施加刚柔并济的手段…

他就会进入一个自我膨胀的状态…(放大区)

这个“放大”状态…

“模拟电子技术”给我们讲了许多…

此话暂且不说…

“数字电子技术”则研究了“他”另外两个状态…

饱和区(开通)和截止区(关断)的功能…

这才是我们关心的…

非0(关断)即1(导通)…

这就是现在所流行的一种另类“三极管”——

IGBT、MOSFET等开关电子器件…

别着急…

我们现在工具有了…

马上就可以制造PWM了…

首先…

这是一个标准的正弦波电压交给你…

这时…

一个不知名的老头儿说了…

只要这个正弦波与t坐标轴围起来的阴影面积相同…

不管给你什么样形状的电压波形…

对你产生的效果都是大概一样的…

打个比方说…

老板让你三天每天工作8小时…

或者让你一天工作24小时再休息两天…

对你产生的苦逼感是一样的…

这就是传说中的…

面(jia)积(ban)等效原理…

这样…

我们就可以把一个正弦波转变成…

一个个幅值相同…

宽度不同的小矩形波了…

这些就是…

传说中的PWM…

如果确定一个时间周期…(载波频率)

用开关器件控制直流电回路的导通与关断…

导通的时间与周期的比值就是占空比…

这样…

在这个周期内电压就是可调的(幅值乘以占空比)…

如果占空比呈正弦波的速率变化…

那么就是这样的一个波形…

这就是一个等效的“正弦波”…

这样…

我们就可以利用“开关器件”这个工具…

把给我们的直流电(如果是交流先整流为直流)…

斩成一定频率的PWM“正弦波”输出给电机三相…

来实现交流电压幅度和频率的控制…

“调制”出来的交流电的线电压与直流电压之比…

就是传说中的母线电压利用率…

所以...

我们调制出的交流电压值主要取决于我们所控制的占空比...

调制出来的交流电压的波形精度取决于我们所设定的载波频率...

而载波频率与调制出来交流电压的频率之比...

我们称之为载波比...

理论上...

交流电压波形的精度越高越不容易失真...

所以载波比(载波频率)当然越大越好...

不过快速的“通断”必然会增大开关器件的损耗...

而且开关器件自身也有结构功能限制...

所以...

这个载波频率的取值也是需要多方面考虑的...

确定占空比的方法很多…

比较常见的就是“依葫芦画瓢”(SPWM)法…

通过注入一个三角波为载波…

同时令电压传感器对目标正弦波进行采样…

正弦波与三角波有交点时…

控制“开关器件”的开通和关断…

这样输出的PWM近似等效于目标正弦波…

But…

针对电机控制系统…

我们不知道目标交流电的电压和频率是什么样子…

只能根据直、交轴的电流偏差…

被动的通过PI控制调节相应的电机输入电压…

而且…

对给给定的直流电压…

我们也希望能调制出更高的交流电压…

也就是说…

想要更高的电压利用率…

So…

SVPWM就这样诞生了…

那么...

为什么电机控制要采用SVPWM电压算法？

SVPWM到底是个什么东东？

接下来...

我们拨开那些恶心的矩阵和公式...

深层揭秘一下电机电压控制的SVPWM算法...

参考资料：

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