svpwm与spwm的区别和联系

　　摘要：svpwm与spwm已经广泛运用到了电机设备，那么该如何选择？它们两者之间有什么区别联系？请看下文。

　　一、SVPWM介绍

　　SVPWM是空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation）的简称。SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

　　SVPWM原理：

　　普通的三相全桥是由六个开关器件构成的三个半桥。这六个开关器件组合起来（同一个桥臂的上下半桥的信号相反）共有8种安全的开关状态。 其中000、111（这里是表示三个上桥臂的开关状态）这两种开关状态在电机驱动中都不会产生有效的电流。因此称其为零矢量。另外6种开关状态分别是六个有效矢量。它们将360度的电压空间分为60度一个扇区，共六个扇区，利用这六个基本有效矢量和两个零量，可以合成360度内的任何矢量。

　　当要合成某一矢量时先将这一矢量分解到离它最近的两个基本矢量，而后用这两个基本矢量去表示，而每个基本矢量的作用大小就利用作用时间长短去代表。用电压矢量按照不同的时间比例去合成所需要的电压矢量。从而保证生成电压波形近似于正弦波。

　　在变频电机驱动时，矢量方向是连续变化的，因此我们需要不断的计算矢量作用时间。为了计算机处理的方便，在合成时一般是定时器计算（如每0.1ms计算一次）。这样我们只要算出在0.1ms内两个基本矢量作用的时间就可以了。由于计算出的两个时间的总和可能并不是0.1ms（比这小），而那剩下的时间就按情况插入合适零矢量。 由于在这样处理时，合成的驱动波形和PWM很类似。因此我们还叫它PWM，又因这种PWM是基于电压空间矢量去合成的，所以就叫它SVPWM了。

　　SVPWM特点：

　　1.在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。

　　2.利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。

　　3.逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15%

　　二、SPWM介绍

　　PWM的全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。广泛地用于电动机调速和阀门控制，比如电动车电机调速就是使用这种方式。

　　所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛地用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。

　　SPWM原理:

　　正弦PWM的信号波为正弦波，就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的。正弦波波形产生的方法有很多种，但较典型的主要有：对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种。第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小，所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波，显然输出电压高于前者，但对于微处理器来说，增加了数据处理量当载波频率较高时，对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的，它兼顾了前两种方法的优点。 SPWM虽然可以得到三相正弦电压，但直流侧的电压利用率较低， 最大是直流侧电压的倍，这是此方法的最大的缺点。

　　三、svpwm与spwm的区别和联系

　　变频器由开关器件构成，依据目前技术，不能直接产生正弦波，而是只能产生一种效果与正弦波基本相当的PWM波。所谓效果基本相当，是因为这种PWM波从频谱上看，由与标准正弦波频率相同的正弦波及频率远远高于标准正弦波频率的各种高次谐波构成，而对于变频器的负载电机而言，高次谐波对电机转矩基本无影响，也就是说，对电机而言，这种PWM波的效果与正弦波相当。

　　SPWM全称Sinusoidal Pulse Width Modulation，意为正弦脉冲宽度调制，简称正弦脉宽调制，SPWM着眼于产生三相对称的正弦电压源。理想的SPWM变频器，不论相电压还是线电压，均不包含低次谐波。其最低次的谐波发生在一倍开关频率附近。

　　SVPWM出现在SPWM之后，是针对电机负载对SPWM的做出改良后的技术。SVPWM全称Space Vector Pulse Width Modulation，意为空间矢量脉冲宽度调制，简称空间矢量脉宽调制。矢量控制和直接转矩控制变频器均基于SVPWM技术。

　　SVPWM的空间矢量是指通过电压矢量产生的磁场矢量，磁场矢量是空间旋转的矢量，SVPWM将电压矢量通过脉宽调制，旨在产生空间旋转的磁场矢量。SVPWM从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形旋转磁场。其相电压往往不是正弦波，但其线电压是正弦波，而其绕组电流的谐波成分较PWM小，旋转磁场更逼近圆形，使得电机转矩脉动降低。

　　基于SVPWM思想，可以衍生出无数种调制技术，对于理想三相电机，SVPWM的无数种调制方式中，有一种的效果与SPWM效果完全相同。然而，实际的SVPWM，在不影响控制效果的前提下，直流母线电压利用率有显著提升。受SVPWM的启示，某些SPWM变频器通过相电压注入三次谐波，也能达到类似的效果，当然，严格讲，这已经不是严格意义上的SPWM了。

　　此外，SVPWM开关动作次数减少，降低了开关损耗，有利于提升变频器效率。

　　SPWM和SVPWM的谐波均集中在开关频率整数倍附近。SPWM电压低次谐波含量少；SVPWM电流低次谐波含量少。