空間向量調變

空間向量調變簡稱SVM或是SVPWM，是一種控制脈衝寬度調變（PWM）的算法^[1]，用來產生交流波形，多半是有直流電壓輸入，利用多組D类放大器輸出電壓，驅動三相交流馬達。空間向量調變有許多的變體，其輸出品質及計算需求也隨之不同。目前一個熱門的領域是利用演算法來減少快速切換時產生的总谐波失真。

調變方式
連續調變
调幅 调频 调角 模拟 AM （SSB · DSB） FM PM 数字 ASK （OOK · QAM） FSK （MSK · GFSK） PSK （CPM） 其他 SM （類比）
脈衝調變
模拟	PAM · PDM · PPM
数字	PCM · PWM
扩频
CSS · DSSS · THSS · FHSS
另見
調變 · 线路码 · 调制解调器 · ΔΣ調變 · OFDM · FDM
查 论 编

原理

 

三相逆變器的拓撲圖

右圖是一個三相逆變器，用許多開關將直流電源轉換為可以驅動三相馬達的三相交流電。

開關在控制時，同一臂的上臂及下臂開關不能同時投入，同時投入時直流電源會短路。因此上下臂的動作信號需要互相反相（除反相外還需要有延遟，以下先省略不計），也就是A⁺ on時，A⁻需為off，反之亦然。因此逆變器會有八種不同的組合，分別是六個有效的向量及二個零向量。

Vector	A^+	B^+	C^+	A^−	B^−	C^−	VAB	VBC	VCA
V0 = {000}	OFF	OFF	OFF	ON	ON	ON	0	0	0	零向量
V1 = {100}	ON	OFF	OFF	OFF	ON	ON	+Vdc	0	−Vdc	有效向量
V2 = {110}	ON	ON	OFF	OFF	OFF	ON	0	+Vdc	−Vdc	有效向量
V3 = {010}	OFF	ON	OFF	ON	OFF	ON	−Vdc	+Vdc	0	有效向量
V4 = {011}	OFF	ON	ON	ON	OFF	OFF	−Vdc	0	+Vdc	有效向量
V5 = {001}	OFF	OFF	ON	ON	ON	OFF	0	−Vdc	+Vdc	有效向量
V6 = {101}	ON	OFF	ON	OFF	ON	OFF	+Vdc	−Vdc	0	有效向量
V7 = {111}	ON	ON	ON	OFF	OFF	OFF	0	0	0	零向量

若只考慮有效向量V_1-6，輸出電壓為脈波的弦波，每隻腳的相位差為120度。

若要實現空間向量調變，先要有一個參考信號V_ref依f_s的頻率取様（T_s = 1/f_s）。參考信號可以用三個獨立的相訊號用${\displaystyle \alpha \beta \gamma }$ 轉換（英语：Alpha beta gamma transform）轉換。參考信號會用二個有效向量及一個零向量合成。存在多種不同的策略來選擇有效向量及零向量。不同的選擇會影響諧波成份及切換損失。

 

三相逆變器用空間向量調變可以產生八種不同的切換向量。V_ref位在第一區，V_{ref_MAX}是在不用非線性調變下的最大振幅。

相關條目

• ${\displaystyle \alpha \beta \gamma }$ 轉換（英语：Alpha beta gamma transform）
• 逆變器
• 變頻器
• 脈衝寬度調變

參考資料

1. M.P. Kazmierkowski, R. Krishnan, and F. Blaabjerg. Control in Power Electronics: Selected Problems. San Diego: Academic Press. 2002. ISBN 978-0-12-402772-5. 

外部連結

• Model based control of PMSM motor with space vector modulation （页面存档备份，存于互联网档案馆） Description and working VisSim source code diagram.
• SIMULATION AND COMPARISON OF SPWM AND SVPWM CONTROL FOR THREE PHASE INVERTER （页面存档备份，存于互联网档案馆）