SVPWM是我们通常说的矢量控制么？电脑硬盘的电机转速有10000转

看到别人的论文和①些书籍，有人称SVPWM是矢量控制，但我觉得SVPWM只是调制方式，和矢量控制是无关的。同时还想请教大大们到底什么是矢量控制呢？只要用到坐标变换的就是矢量控制么？

PWM波是①个“神器”...

它实现了直流电与交流电的等效转化...

使电压“逆变”具有可操作性...

然而...

作为“矢量控制”这个控制系统的“执行”环节...

我们怎么把直流电压转化为③相交流电压...

而且还拥有较高的电压利用率呢？

打个不恰当的比方...

如果我们想吃“蒜薹肉丝”这道菜...

而猪肉是①整块的...

所以...

首先要把肉块切成肉丝...

但是...

在这个过程中...

①斤的肉块如果切成了半斤的肉丝...

那就造成浪费了...

所以...

想吃到美味而且有嚼劲的肉丝...

好的刀法是关键...

①方面要切出完美的肉丝...

不能是肉片...

也不能是肉泥...

①方面尽可能的减少下刀次数...

这样黏在刀锋上的肉屑（损耗）就会减少...

这样①斤的猪肉可能会吃到⑧两的肉丝...

这个不外传的厨艺绝学...

就是传说中的“SVPWM”

不管什么样的教科书...

说起SVPWM...

都是满满的计算公式...

以及各种状态表、扇区、持续时间的确定...

霍金他老人家说过...

每多写①个公式就吓跑①半读者...

好吧...

为了多留读者...

小神试试不写公式...

能不能把SVPWM说明白...

先看上图...

通过这个经典的③相逆变桥式电路...

我们经过周密复杂的计算和推导...

可以得出这样的结论...

上桥和下桥的开关（IGBT）是不能同时导通的（短路）...

好吧...

我们简单点...

来点初中物理学的知识...

这个直流母线的电压值我们假定为Ud...

③路上下桥开关同时关断的情况先不考虑...

上桥开通下桥关断定义为状态⓪...

上桥关断下桥开通定义为状态①...

这样...

这③路开关状态两两拼凑组合...

就变成了⑧种开关状态...

但是...

不管组合有多少种...

输出去③相ABC中两辆引线的电压值...

在这⑧种开关状态下...

不是Ud就是-Ud...

或者就是⓪...

也就是说...

电机的线电压值在某①时刻只能有Ud、-Ud和⓪③种状态...

是没有中间状态的...

那么...

电机的相电压是多少呢？

显然不能这样算...

相电压的定义是该相与“中性点”之间的电压...

而“中性点”我们还不知道选在哪里...

不过我们可以把③个相电压用未知数的形式假设出来...

根据基尔霍夫电流定律（KCL）...

列个方程组...

来求出相电压的值...

这个算法很简单...

小神就不多说了...

最大值就是传说中的②/③Ud...

OK...

我们可以动手画这⑧个开关状态的电压矢量图了...

咦？

为什么不是圆形？

是个⑥边形！！！

答：

因为相电压只能在这⑥个状态（向量）...

出现这个最大值②/③Ud...

其他角度的电压矢量是靠这⑥个状态合成出来的...

是达不到这个最大值的...

那么...

为什么是⑥个顶点呢？（⑧个开关状态啊）

答：

因为⓪⓪⓪和①①①这两个开关状态...

ABC③相不管哪两路的线电压都是⓪...

所以...

只能“龟缩”在原点了...

别着急，精彩继续...

③相正弦交流是可以合成①个旋转矢量的...

同样...

③相正弦电压也是可以合成①个旋转的矢量Us的...

期望电流Id和Iq通过PI调节器得到Ud和Uq...

位置检测装置(旋转变压器)又给了转子位置θ...

Ud和Uq就华丽的蜕变成Uα和Uβ...（帕克变换）...

Us²又恰好等于Uα²+Uβ²...

So...

Us就成为了已知量...

好了...

Us我们知道了...

Us旋转的范围界限（⑥边形）我们也知道了...

接下来...

挥舞你的菜刀（IGBT）...

尽情的演绎你的厨艺（SVPWM）吧...

这个世界是①个连续的世界...

然而...

你眼睛里的世界...

却可能是离散的...

在看电影时...

如果把时间缩小到足够小...

画面就会①帧①帧的播放...

但你却认为画面的场景是“连续”的...

不不不...

不要在意这些细节...

再来个比喻...

①个电灯泡...

只能处于“亮”和“不亮”的状态...

但你嫌灯泡太亮了...

想让它处于“较亮”的状态...

怎么办？

选①个①⓪ms的时间周期...

前⑤ms让它处于“亮”的状态...

后⑤ms让它处于“不亮”的状态...

因为时间足够短...

在你眼中呈现的状态...

就是“较亮”...

调制①个Us也是同样的道理...

⑥边形可以划分成⑥个扇区...

为了减小电压谐波...

这个调制合成电压Us的旋转范围会留①些余量...

是这个多边形的内切圆...

或略小于这个内切圆（IGBT的死区影响）...

当Us的相位和幅值确定以后...

我们就能确定Us的起始位置在哪个扇区...

这样就知道用哪两个相邻的边（开关状态）来合成...

然后...

再把这个圆分成有限个（R个）、足够小的等面积小扇区...

这个R其实就是所设定的载波频率...

也就是Us旋转这个动作的“分辨率”...

像灯泡①样...

在①个载波周期内...

通过两个开关状态的先后顺序...

每个状态持续①定时间（占空比）...

再配上⓪⓪⓪和①①①的这种全部关断的⓪矢量状态...

最终合成Us的起始状态.

当Us旋转至下①个位置时...

就是下①个载波周期...

同样开关状态的占空比就会稍微校正①下...

来合成下①个步长的Us...

如果Us旋转的位置跨越了大扇区...

两个相邻的边（开关状态）就会切换...

当然这种切换也是有规则的...

为了保证每次状态切换只开通和关闭①个管子...

就形成了传说中的“⑦段式SVPWM”...

比如Us在扇区I...

那就必须用①⓪⓪和①①⓪的开关状态来合成电压矢量...

加上⓪矢量状态（①①① · ⓪⓪⓪）...

会拆分成⑦次切换来满足合成矢量...

这种调制出来的Us...

经过之前所讲的逆Clark、Park变换...

分解出的③相电压正弦度还是很高的...

当然...

这个相电压是PWM正弦波...

然而...

把本来是④种开关状态（相邻两边开关状态、⓪⓪⓪ · ①①①）...

分成了⑦段...

你的“下刀”次数还是太多...

不免还是有些损耗...

所以就有了⑤段式SVPWM...

也就是传说中的DPWM技术...

开关损耗减小了③⓪%有木有....

不过....

调制出的电压正弦度反而不怎么高了...

谐波会大量提升...

控制器的效率提升了...

电机的效率却下降了...

拆了东墙补了西墙...

So...

①般人不这么干...

所以⑦段式SVPWM还是比较广泛的...

当然...

有的吃瓜群众会问...

Us旋转的 \"分辨率\"（载波频率）是死的...

旋转的速度确是跟电压的频率（电机的转速）有关的.....

电机高速时你的\"分辨率\"就低了...

低速时你的\"分辨率\"就有可能高了...

那岂不是高速时谐波多...

低速时控制性能好吗？

所以就诞生了变载频算法...

低速载频可以低①点...

高速载频高①些...

也是提升电机系统效率的手段嘛...

又①个围观群众发问了...

为什么Us的旋转范围不能是外接圆？

进①步提升调制出来的电机相电压...

这样...

电机在弱磁区的弱磁电流就会小①些...

电机的损耗就变小了....

这不就是提升电机系统效率的手段嘛...

好吧...

这就是传说中的过调制算法...

毕竟⑥边形是能力...

外接圆是期望...

如果Us的旋转超出了⑥边形的区域...

还是得采用①定手段（算法）让它收收心...

把Us“勒”回到⑥边形的边长上的...

好了...

小神今天码的有点多...

算作弥补更新时间长的愧疚了...

SVPWM算法再看不懂...

那你的智商只能去翻教科书了...

至于Us起始位置的扇区确定...

开关状态的时间计算...

IGBT的死区补偿...

电流采样的误差校正...

这些书上都有套路公式...

网上也有编程模板...

这些没有“技术含量”的东东...

小神就不在赘述了...

最后...

小神再解释①下...

为什么那么多教科书（甚至百度百科）....

都写了SVPWM的电压利用率比SPWM提升了①⑤%...

因为...

根据电压利用率的定义（“调制”出来的交流电的线电压与直流电压之比）...

SVPWM使电机的线电压幅值达到了Udc...

而SPWM调制的③相相电压幅值最多达到Udc/②...

那么..

它的线电压幅值就是Udc/② * √③ = ⓪.⑧⑥⑥Udc...

比①下...

①/⓪.⑧⑥⑥就是①.①⑤...

就是这样提升了①⑤%...

就酱...

参考资料：

①. 《svpwm的仿真实现》；

②. 部分图片来源于百度；

③. 部分GIF制作于SooGif，如有侵权，请联系我删除。

微信公众号：超神约

电机学也是①种艺术...

硬盘电机功率较低，安装上风扇之后阻力变大，转速远远低于①w转。

而且风扇不能主动降温只能辅助散热这种物理常识还是需要知道的，就算你的风扇转到①⓪万转也是无法吹出冷风的。

这里有人实践了

万转的硬盘不常见，大多是⑦②⓪⓪转的，你拆开废硬盘就能当电扇用。

牙医用的钻头转速大约是④⓪⓪ · ⓪⓪⓪ rpm 。