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图5.6三相电源逆变器结构
5.5.1 SVPWM脉宽调制策略和控制算法 a） 6拍1800型控制与电压空间矢量
典型的电压型三相桥式逆变器，除不允许同一相上下桥臂开关器件同时导通外，六个开关器件可以有8种开关组态形式。其中包含6个非零电压空间矢量和2个零电压空间矢量，写成一般式：
?u0(000)?0j(k?1)?23uk(Xabc)?udce,k?1,2,???,63?u7(111)?0?式（5.6）
电压与磁链关系式为：
??j??d?u???1?e2 dt???u??t????式（5.7）
在6拍1800导通型控制中，6种非零电压空间矢量是按照开关组态码：Xabc=100→110→010→011→001→101的顺序，每隔600进行一次切换，改变开关组态码之前，电压空间矢量和磁链空间矢量的幅值和相位保持不变，而切换瞬间电压空间矢量和磁链空间矢量的幅值不变，相位移动600，由此可见，6拍1800导通型控制，一个控制周期内磁链运动轨迹为正六边形。电压空间矢量和磁链空间矢量图如图5.7所示。
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ψ5（001） ψ4第 32 页 共 57 页
U3U2（110） ω1 ψ3（010） U1（100） ψ6（101） ψ2（110） ψ1（100） U5（001） U6（101）
U4
图5.7 开关组态码与电压空间矢量及磁链矢量关系
b） 电压/频率协调控制问题及SVPWM控制算法
假如整流器为不变压整流器，直流环节电压Udc 为常数，则6个非零电压空间矢量的幅值也是
????2常数，ui?udc 因为磁链的幅值决定于ui和作用时间，所以随着频率的变化，磁链六边形将发生
3如图5.8所示的变化。
?i?ui???16f1???i?ui???16f1?i?ui???16f1?f1???f1?f1?图5.8 电压不变条件下磁链与频率关系
可见，在电压不变条件下，频率增加，磁链减少，频率减少，磁链增加。这不符合变频调速应遵循的磁链恒定原则。
若以给定最高频率 下六拍控制的磁链六边形内切圆为控制目标，为逼近圆形旋
f1max转磁场，采用扇区内四段非零电压空间矢量均时切换控制方法，如图5.9所示：
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图5.9 一种逼近圆形磁链的控制方法
则产生?m??OA??AB的非零电压空间矢量作用时间T是可确定的。
?AB??3udc31udc? 式（5.8） 36f1max18f1maxT?1 式（5.9） 6f1max11?，每个扇区非零电压矢量作用6f16f1max当频率减小时，每个扇区的控制时间Ts?时间之外的时间，将由零电压矢量作用时间补充，因此某一频率下扇区内电压矢量控制时间由两部分组成，Ts?T?T0，其中T为非零电压矢量作用时间，为维持磁链恒定，T为定值，T0为零电压矢量作用时间，用来调整逆变器输出电压频率及幅值。从控制的角度出发,本文将T称为磁链时间分量,T0称为电压频率时间分量。
T0?11? 式（5.10） 6f16f1max在不同频率下，产生恒定磁链?m的电压空间矢量等效值可用下式表示：
?T?T0(2u??2u?)?sin60?0?T0ii?1?m3T44???udc? 式（5.11） TsTs3T?T0VRef可以证明，在低于f1max下的任意频率下，按每扇区四时段非零电压空间矢量均时切
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换控制的SVPWM调制方法，都能保证
证明如下： 在
f1maxVReff1?const
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频率下，每个扇区内非零电压矢量作用时间T??ti?141零电压矢量作用6f1max时间T0?0，由（7）式得，VRef?VRef3udc3? udc，则
f1max3f1max3所以，在任意低于f1max的频率下，按上述SVPWM调制方法， 可保证电压频率协调控制，能够维持磁链恒定。 c） SVPWM控制时序与输出波形
将对应于频率f1的循环周期进行6扇区划分，每个扇区控制时间为Ts?非零电压矢量均时切控时间ti?1,四时段6f1T及零空间矢量作用时间t0?T0,可分别由式（5.9）、4??（5.10）确定，零电压矢量u0(000)和u7(111)的选择与插入时机本着开关损耗最小为原则。
从图5.9SVPWM脉宽调制策略看出，在相邻两扇区过渡区开关组态没有发生变化，为减少开关损耗，所以零电压矢量插入时机不宜放在扇区的起始段或结束段，本文将零电压矢量放在了每个扇区的中间段。六扇区非零电压矢量和零电压矢量选择及控制时序见表1所示。
表1 各扇区电压空间矢量控制时间与顺序
t1 t2 t0 t3 t4
Ⅴ U3（010） U4（011） U0（000） U3（010） U4（011）
Ⅵ U4（011） U5（001） U7（111） U4（011） U5（001）
Ⅰ U5（001） U6（101） U0（000） U5（001） U6（101）
Ⅱ U6（101） U1（100） U7（111） U6（101） U1（100）
Ⅲ U1（100） U2（110） U0（000） U1（100） U2（110）
Ⅳ U2（110） U3（010） U7（111） U2（110） U3（010）
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按表1规划，由单片机管理控制的SVPWM程序框图5如下所示：
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上电/复
给定最高电压umax 给定运行电压u1
循环扇区循环值 COUNT=1 计算非零电压矢量作用时间Ti和零电压矢量作用时间T0 计算扇区时间Ts