SPWM与SVPWM—调制比与电压利用率

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前言

学习调制方法时，调制比与电压利用率是个重要的概念。我发现教材中却对这两个内容介绍的很模糊，网上也没有很多包含具体推导过程的公式。

今天就整理一下，以SPWM与SVPWM为例，把我自己的计算方法分享给大家，感觉挺实用的。

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调制比与电压利用率

2.1 概念

首先，它俩的概念一定要明确。

调制比是逆变器输出相电压最大值与三角波幅值的比值。

电压利用率是逆变器输出线电压基波最大值与直流电压的比值。

所以，想要知道SPWM与SVPWM的调制比与电压利用率，需要知道各调制方法的输出相电压幅值与 三角波幅值 。

先直接把答案告诉大家：

调制比与电压利用率，如下表：

接下来说说两种调制方法的 相电压 ，线电压及三角波幅值的计算过程。

补充两点：

1.线电压就是相电压的根号3倍，因此后文只介绍道相电压的计算为止。
2.计算过程中，暂定三角波幅值为1/2*Ud，具体推导放在文末。

2.2 SPWM

这个比较简单了，SPWM单纯是正弦波与三角波比较。相电压的调制原理如下图：

显然，在线性调制下， 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是在矢量空间进行调制的方式，所以对其在矢量角度进行分析就很简单。

其中内切圆的幅值就是 相电压的幅值 。

u1-u6的幅值是2/3*Ud，根据三角公式即可得到相电压幅值为。

2.3 三角波幅值

三角波的幅值是1/2*Ud，其实只要记住就可以了。具体过程一共分为三步。

1 根据伏秒原理：

其中，Ua, Ub, Uc为三相电压，Ts为一个调制周期，Ta, Tb, Tc为一个周期内各电压的调制时间。

2 三角相似性

下图是一个三角波载波信号，设A是三角波幅值

根据三角形相似有：

3 联立这两个公式，得出

所以

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最后，根据SPWM，SVPWM调制的各相电压与 三角波幅值 ，依据相关定义，就可以很明确的得出调制比与 电压利用率 。