2024-05-03 Share: 關於SVPWM馬鞍形和相、線電壓標準正弦的一些總結
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開始：
- 這個問題困惑過不少初學者或沒有相關專案經驗的人，當初我也被困惑過，我來做個總結：
- SVPWM調製的結果，是各相電壓（端電壓對中性點，line-neutral）是正弦的，如果是PWM控制，這個正弦電壓是很難觀察到的，因為示波器的探頭只能夾在馬達的三個出線上（端電壓測量口），就算你把虛擬中點引起來，你看到的電壓波形也是PWM訊號， PWM dutycycle*Udc =正弦。那要怎麼確認相電壓是正弦的呢？看各相電流，如果示波器上看到的電流是正弦的，反過來可以確認等效的相電壓是正弦的I = U/Z，感抗Z的存在不影響波形。
- 那麼馬鞍型電壓波形是怎麼回事？它是馬達的三個出線端對地的波形（line-GND），也是等效的均值，PWM DUTY CYCLE *Udc，直接把示波器探頭測端電壓，看到的也是PWM波，不是馬鞍形，如果你想看這個馬鞍形波形，可以把端電壓經過RC低通濾形，這樣，示波器上就看到馬鞍形的波形了。
- 有些廠商如Microchip的筆記上，對這個問題也犯個錯誤，或者標不清楚，我看過對這個問題說得最清楚的是是TI公司，所以對TI的嚴謹印像很深。
- 再說一句，SVPWM的相電壓是正弦（不是馬鞍形），SVPWM的相電壓是正弦（不是馬鞍形），SVPWM的端電壓（line to GND）經過濾形後得到的濾形是馬鞍形。
- 區分幾個名詞：
- 端電壓 terminal voltage, terminal to GND(line to GND)即電機線對地的電壓
- 相電壓 phase voltage, terminal to neutral point(line to neutral point)即電機線對電機中點線的電壓
- 相電流(綠色)一定是正弦，由此可知等效的相電壓是正弦，I =U/Z，感抗Z不影響波形；
- 端電壓(黃色)一定是你用示波器一端鉗住電機的某一相（MOSFET上下橋引出的某一相），然後示波器的地接板子上的地，並且經過RC低通濾波，才看到馬鞍形波形。
- 電壓，顧名思義，是兩點之間的電位差，某點的電壓，準確地說，是某點相對另另一點的電位差，只是在通常情況下，另一點通常選為零電位點。
- 電流就沒有參考點的概念，電流指的是導線中的電流，怎麼測量都是一樣的。
- 透過接地電阻測量相電流，理解很簡單，相電流從上端—-》中點—–》地， 當然可以在中點和地之間加一個採樣電阻來測量相電流，採得的電壓包括有相電流的訊息，這裡要注意取樣時機。
- 你也可以在上端—》中點之間安裝電流感測器，這樣也可以採到相電流，而這裡採到的相電流就是真實的相電流，很多方案就是這麼做的。
- 單晶片輸出的訊號經由低通濾波器後可以得到馬鞍形波形。
- 但是此輸出訊號經過驅動電路輸入到馬達後，由於3相的3次諧波電流在馬達中自行抵消，因此看到的相電流波形是基波分量，也就是單一的正弦波電流。
- 基於SVPWM思想，可以衍生出無數種調製技術，對於理想三相電機，SVPWM的無數種調製方式中，有一種的效果與SPWM效果完全相同。然而，實際的SVPWM，在不影響控制效果的前提下，直流母線電壓利用率有顯著提升。受SVPWM的啟示，某些SPWM變頻器透過相電壓注入三次諧波，也能達到類似的效果，當然，嚴格講，這已經不是嚴格意義上的SPWM了。 SVPWM調變波呈馬鞍形相比SPWM波形添加了0向量，也即是整數倍3次諧波，也即是在正弦的基礎上加了整數倍的3次諧波變成了馬鞍形
- 根據三相電路對稱性可知，相電壓的三次諧波相位相同，相位相同的諧波就是零序諧波。
- 此外，9次諧波，15次諧波，所有三的整數倍的奇數次諧波，都是零序諧波。
- 採用SVPWM控制時，由於波形經由正弦波和整數倍的3次諧波（零向量）合成，因此UNO不為0，而是等於3次諧波電壓，這樣，端電壓為馬鞍形，相電壓為標準正弦，線電壓為標準正弦
- 造馬達時使得產生的反電勢是正弦，我們可以控制相電流是正弦（通常說的氣隙磁場正弦分佈），於是就得到恆定的轉矩,因為電磁功率Pe為
- Pe= Ia*Ea +Ib* Eb+Ic*Ec
- Ia= I*cos(theta), Ea = E*cos(theta)
- Ib= I*cos(theta +120), Eb = E*cos(theta120)
- Ic= I*cos(theta-120 ), Ec = E*cos(theta-120)
- 所以我們可以得到電磁功率Pe
- Pe= Ia*Ea +Ib*Eb+Ic*Ec = 常數（三角函數展開）
- 這是PMSM正弦控制噪音小的根本原因，也是PMSM正弦波控制平穩的根本原因
- 另一個人提的觀點：
- 你錯了，馬鞍形波形是可以測出來的，端電壓濾波後的波形就是馬鞍形，相電壓是基於中性點的，三次諧波都被抵消掉了，觀察不到的。
- 馬鞍波如下原理：
- 用示波器觀察：
- 昨天用示波器親測試了一下U相上橋驅動電壓（黃色）和線電流波形(綠色)。示波器設定為高精度濾波器模式（HIGH Res）。
- 解釋如下：
- 相電流(綠色)一定是正弦，由此可知等效的相電壓是正弦，I =U/Z，感抗Z不影響波形；
- 端電壓(黃色)一定是你用示波器一端鉗住電機的某一相（MOSFET上下橋引出的某一相），然後示波器的地接板子上的地，並且經過過濾波，才看到馬鞍形波形。
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