永磁同步电机矢量控制基础补充（十一）——什么是过调制？

在SVPWM调制模式中，我们大部分情况讨论的都是调制度小于等于1的情况。那当系统调制度大于1的时候，会对控制系统产生什么影响呢？这就是过调制的内容。

在脉宽调制技术发展过程中，空间电压矢量调制技术（SVPWM，Space-Vector PluseWidthModulation）由于其较高的直流母线电压利用率、较小的谐波含量以及利于数字化实现的特点，越来越多地应用在各种电气控制场合中。在采用SVPWM控制的电压型逆变器中，直流母线电压为Vd矿逆变器在线性调制区内输出相电压基波幅值最大为Udc/1.732，相比正弦波脉宽调制技术（SPWM，SinualPulseWidthModulation)控制的逆变器最人输出0相电压基波幅值为VdC/2，输出电压提高了巧‰。

但是如果使逆变器进入六拍阶梯波工作状态，输出相电压基波幅值可以达到2Vdc/pi。可见采用SVPWM控制的电压型逆变器的输出电乐还有10％的提高空间。如果在SVPWM调制中，参考电压矢量超出线性调制区的范围，正常的SVPWM调制方法将不再使用，这一区域称之为过调制区，在过调制区需要新的控制方法来实现逆变器的调制，也就是过调制算法。在工程应用中，为了提高逆变器对直流母线的利用率，增大逆变器的输出电压幅值，可以采用过调制算法使逆变器从线性调制区过渡到六拍阶梯波工作状态，控制逆变器在过调制区域的电压输出。在电机控制中，SVPWM过调制技术的引入提了电机对直流母线电压的利用率．使得定子输出电压得到了一定程度上的提高，这对于提高电机的瞬时过载能力，加快电机启动过程，以及电机的弱磁控制都有重要的意义。

1 SVPWM调制算法原理

空间矢量控制技术，其原理是从电机的角度出发使得电机处于幅值固定，可跟随电机转子旋转的旋转磁场，即磁通正弦。它以交流电机所用的理想磁通圆为参照，把三相对称的正弦波电压产生的理想磁场作为参照，对逆变器的开关进行有序的组合，使得产生的磁通能够逼近基准圆磁通，最终可以得到逆变器的不同开关状态的组合，而这些组合的控制是通过PWM的形式来控制的。

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2 SVPWM过调制原理

为了对逆变器的调制深度进行做出衡量，定义调制系数为

注意：传统线性SVPWM调试算法对调制度定义为其中Um为|Vref|参考电压矢量幅值。

过调制算法定义调制比时的分母为2Vdc/pi。 它逆变器在六拍阶梯波工作状态下的输出相电压幅值，也是逆变器在不施加占空比控制时的输出相电压幅值。而线性SVPWM调制算法的是 Udc /1.732，是内切圆的半径。

那么此时对于过调制的定义，可以从两个角度定义：

第一种：对于传统调制度定义，0<m<1：处于线性调制区，1<m<1.103：处于过调制区

第二种：对于过调制调制度定义，0<m<0.9069：处于线性调制区，0.9069<m<1：处于过调制区

总而言之，线性调制过调制算法的输出电压矢量最大幅值为 Vdc/1.732，即为正六边形的内切圆半径。当参考电压的幅值超过内切圆半径时，最终输出的电压矢量轨迹将不是圆形，输出电压电流波形发生畸变，这种现象称之为逆变器进入过调制区。那么SVPWM的调制区域可以分为线性调制区和过调制区。如下图所示：