SPWM與SVPWM—調制比與電壓利用率

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前言

學習調制方法時，調制比與電壓利用率是個重要的概念。我發現教材中卻對這兩個內容介紹的很模糊，網上也沒有很多包含具體推導過程的公式。

今天就整理一下，以SPWM與SVPWM為例，把我自己的計算方法分享給大家，感覺挺實用的。

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調制比與電壓利用率

2.1 概念

首先，它倆的概念一定要明確。

調制比是逆變器輸出相電壓最大值與三角波幅值的比值。

電壓利用率是逆變器輸出線電壓基波最大值與直流電壓的比值。

所以，想要知道SPWM與SVPWM的調制比與電壓利用率，需要知道各調制方法的輸出相電壓幅值與 三角波幅值 。

先直接把答案告訴大家：

調制比與電壓利用率，如下表：

接下來說說兩種調制方法的 相電壓 ，線電壓及三角波幅值的計算過程。

補充兩點：

1.線電壓就是相電壓的根號3倍，因此后文只介紹道相電壓的計算為止。
2.計算過程中，暫定三角波幅值為1/2*Ud，具體推導放在文末。

2.2 SPWM

這個比較簡單了，SPWM單純是正弦波與三角波比較。相電壓的調制原理如下圖：

顯然，在線性調制下， 正弦波不能超出三角波 ，所以其最大值就是三角波幅值，即1/2*Ud。

2.3 SVPWM

由于SVPWM是在矢量空間進行調制的方式，所以對其在矢量角度進行分析就很簡單。

其中內切圓的幅值就是 相電壓的幅值 。

u1-u6的幅值是2/3*Ud，根據三角公式即可得到相電壓幅值為。

2.3 三角波幅值

三角波的幅值是1/2*Ud，其實只要記住就可以了。具體過程一共分為三步。

1 根據伏秒原理：

其中，Ua, Ub, Uc為三相電壓，Ts為一個調制周期，Ta, Tb, Tc為一個周期內各電壓的調制時間。

2 三角相似性

下圖是一個三角波載波信號，設A是三角波幅值

根據三角形相似有：

3 聯立這兩個公式，得出

所以

最后，根據SPWM，SVPWM調制的各相電壓與 三角波幅值 ，依據相關定義，就可以很明確的得出調制比與 電壓利用率 。