什么是过调制？PWM过调制有什么好处？

什么是过调制？

通常，我们用的SVPWM是在上图中的白色内圆里，输出的相电压幅值能到Vdc/sqrt(3)。这块区域叫线性区，线性的意思是给定电压和输出电压完全成比例关系。

上图中灰色圆里，叫过调制区，也叫非线性区，给定电压和输出电压不成比例关系了。到最外圆圈时，PWM变成了全方波（六步区），输出的相电压基波幅值能到2Vdc/pi。

下图就是六步时的波形样子，根本没有了调制的痕迹。

如上图所示，线性区内，IGBT每个开关周期各开关一次。非线性区里，有时候IGBT并不开关动作。

过调制有什么好处？

SVPWM用的好好的，为啥要搞过调制？

因为过调制能提高电压利用率。通俗点说，就在同样Vdc直流电压下，能输出更高的交流电压，最高能提高10%左右。

在电动汽车领域，用过调制技术，在相同电池电压下，将电机机端电压提高，就减小了电机高速下所需要的弱磁电流，能提高驱动系统的效率，提高电机的外特性，能提高电机运行的最高转速。这样就能配合电机进行优化成本，提高功率密度。

在新能源发电领域，过调制能应付电网电压的波动，能降低直流电容的耐压，能应付高低压穿越。

过调制有什么坏处？

行业里面，过调制并没有被广泛使用，我觉得原因有如下几个方面：

1. 在过调制区PWM的增益非线性（后面会细讲），对控制来说是个灾难。
2. 过调制区会引入更多的分次谐波电压，而且大部分都是5,7次的，会产生5,7次谐波电流。电流环调节器的带宽不合适的话，会造成调节器的饱和和震荡，产生更大的谐波电流。
3. IGBT的死区时间和最小脉宽很难和过调制配合起来，处理不好会造成增益的跳变。

过调制的实现

采用基于载波的PWM方法，过调制非常好实现。调制波直接削波就可以了。

过调制的增益

在线性区，输入调制比为0.5时，经过pwm算法，最终就能输出0.5的基波电压，增益为1。在过调制区，输入调制比为1.1时，经过削波处理后，最终输出的基波电压可能只有1.05，增益小于1了。这就是非线性。

神奇的是，前人研究很多种基于载波的PWM算法，发现它们各自的非线性特性还都不一样。

SPWM在0.866开始进入过调制区，其他的注入谐波式的PWM，都在调制比高于1时进入过调制。

放大了局部来看，发现DPWM的增益线性度最好，曲线很快就饱和了，所以DPWM最适合用来做过调制。

线性增益的实现

从控制的角度来说，线性增益是实现目标。可以通过离线数据拟合，得到过调制的非线性逆关系G-1(m*)，用它来做增益的补偿。具体如下所示：

其他问题

1、DPWM虽然很好，但由于其谐波含量较SVPWM大，所以不能全程使用，最好在调制比较高时，从SVPWM切到DPWM。

2、PWM的死区时间和最小脉宽会吃掉一部分增益，这部分增益如何补偿，并和过调制结合起来？

3、如何处理双采样双更新模式下，比较值的更新，使之能平滑过渡到过调制模式？