逆变器sopce

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积聚了三年的汽车行业能量在如期举办的2023上海国际车展上得到爆发，中国汽车市场转型推进的速度令全球汽车行业从业者感到震惊，而这背后也有来自产业链各个企业一起奋进的成果，它们不仅着眼于现在，更将目光放在未来。

此次车展，博世中国就带来了其面向自动化、电气化、个性化及互联化的各种解决方案，特别是在软件定义汽车和电气化两大领域，我们可以看到博世正在加速推动技术变革。  

正如发布会上博世集团董事会成员及博世汽车与智能交通技术业务主席马库斯·海恩博士所述，市场与客户需求正发生变化，而蓬勃发展的中国汽车行业引领着全球市场的新能源及智能出行发展。博世中国执行副总裁徐大全向我们透露，2022年，博世中国汽车与智能交通技术业务销售额达到约1036亿人民币（约146亿欧元），同比增长约7%。其中一个主要的业务增长点来自于博世和中国主机厂的合作。而这背后就是博世在全球的资源优势，以及在研发和制造领域强大的本土实力。

软件正在改变汽车，而博世也正在面对这样的技术变革。凭借在软件及汽车领域的积累，博世正在驾驶辅助、运动智控、能源动力、车身与舒适、信息娱乐等领域为客户提供“软件定义汽车”各个层级所需的软件解决方案，推进软硬件分离、让更智能、更具吸引力的汽车开发更有效率。

SPACE 车

位于展台正面的，并且是首次在中国亮相的SPACE 车就展现了博世最新的电子电气架构，在这个镂空的车身上，我们可以看到博世如何将创新技术和产品在硬件、软件及服务三个层级之间的紧密协同。

智能座舱技术互动体验4.0

同样也是首次展出的智能座舱技术互动体验4.0，则是由博世本土团队研发、可实现无缝驾舱体验的信息娱乐域平台，搭载大算力芯片，支持“舱泊一体”的跨域功能。

此外，博士还展示了车辆动态控制系统2.0和全资子公司易特驰的高度集成软件定义汽车开发平台和工具链生态系统，表明在车端或云端，博世都能提供相应的解决方案、开发工具及服务。

 博世本土研发团队已经基于车辆动态控制系统2.0开发了分布式牵引力控制系统功能，通过把驱动扭矩控制算法封装在电机控制器中，实现更精准的扭矩控制，进一步减少起步时车轮打滑。而易特驰的开发平台和工具链生态系统，则可以推动实现快速、由数据驱动且安全可靠的汽车软件开发。

截至2022年，博世中国汽车与智能交通技术业务已经拥有约35000名员工，其中研发人员超过9000 名，占比达到四分之一。而且为了满足中国客户日益增长的需求，博世正在加强各个业务领域的本土研发和软件开发能力。预计今年，博世智能驾驶与控制事业部将在广州成立全新软件研发中心，并招聘约 100 名软件人才。而位于武汉的博世华域转向系统研发中心也计划在未来几年招聘600多位软件相关的专业人才。

除了为新能源乘用车提供大量电机、逆变器和电桥产品外，博世在轻型商用车领域也在推进电气化，同步发展多元化动力总成系统。

190千瓦氢动力模块

除了展示已搭载在江铃旗下的商用车车型上，具有高扭矩、高效率、轻量化性能的新型电驱系统外，博世还展示了多款氢动力模块，包括全新190千瓦氢动力模块的首次亮相，这款单系统、大功率氢动力模块适用于49吨重型卡车。

目前，博世已与无锡签署了战略合作协议，共同推动氢燃料电池和商用车电动化的本土化开发和商业化应用。博世与庆铃汽车成立的合资公司也将于2023年在重庆投入使用，推进氢燃料电池系统在本土市场的技术研发和产业化进程。 

同轴油冷电机

博世在不断丰富燃料电池产品组合，以满足不同应用场景下的氢动力需求外，还在加速代用燃料的创新，如天然气、甲醇和氢内燃系统，从而为动力总成解决方案提供更多可能性。此外，总投资额约70亿元人民币的博世新能源汽车核心部件及自动驾驶研发制造基地也已在苏州奠基。

这些技术的落地与投资都表明博世对中国市场的长期发展充满信心，徐大全也表示，博世将持续助力中国市场的发展，并加速在软件和电气化等关键领域的前沿布局。

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SPWM定义

SPWM，即Space Vector Pulse Width Modulation（空间向量脉宽调制），是在脉宽调制（PWM）技术基础上的一种高级形式。PWM通过调整方波的占空比来模拟电压，广泛用于电机调速和阀门控制，如电动车电机的调速。SPWM则进一步改变了脉冲模式，使脉冲宽度时间占空比按照正弦波规律分布，这样经过滤波后的输出接近正弦波，特别适合于直流交流逆变器，如高级UPS中就采用三相SPWM技术，模拟市电三相输出，变频器领域广泛应用。

实现SPWM的方法有多种：

等面积法：以SPWM原理为基础，用等幅不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波。这种方法精度高，但计算复杂，数据占用内存大，不适用于实时控制。

硬件调制法：为了解决等面积法的计算繁琐问题，用调制信号（如正弦波）控制载波（如等腰三角波），生成所需的PWM波形。虽然结构复杂，但简化了计算。

软件生成法：随着微机技术的发展，软件成为主流。主要有自然采样法和规则采样法。自然采样法接近正弦波，但计算复杂；规则采样法则简单且适合实时控制，但直流电压利用率较低。

低次谐波消去法：针对低次谐波问题，通过傅氏级数展开消除部分谐波，但计算复杂且效率有限。

梯形波与三角波比较法：为提高直流电压利用率，采用梯形波作为调制信号，以消除低次谐波，但输出波形含有低次谐波。

单极性和双极性SPWM是两种不同工作方式，单极性仅在半个周期内一个器件工作，双极性则两个器件交替工作，但线电压输出是单极性的。

扩展资料

SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同.SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.

变频器的载波和基波的区别

那个频率是控制IGBT管导通的频率的，频率上升电磁噪音小但是变频器发热量上升相反载波下降噪音增大变频器内部发热减小，一般这个参数不要随意更改否则会引起变频器报故障。罗克自动化在这方面的研究也是有很丰富的经验，例如下面的总结

载波比，是在调制中每周基波（三角波）与所含正弦调制波输出的脉冲总数之比，即两者频率之比fv/fs。详解：正弦脉宽调制法（SPWM）的基本概念是将每一正弦周期内的多个脉冲作自然或规则的宽度调制，使其依次调制出相当于正弦函数值的相位角和面积等效于正弦波的脉冲序列，形成等幅不等宽的正弦化电流输出。其中每周基波三角波与所含正弦调制波输出的脉冲总数之比即为载波比。

理论上载波比越大输出精度也越高，但过大的载波比也意味着极高的开关频率，随之带来的是开关管高功率损耗，甚至于无法满足过高的开关频率。所以，载波比的选择要针对所需进行权衡而选择。一、调制比和载波比　在脉冲宽度调制(PWM)技术中，存在两种调制比的概念，一个是电压幅值比，一个是频率比：　　01幅值调制比　　即一般我们所说的“调制比”，其定义如下　　式中：　　K——调制比;　　Vm——调制波幅值;　　Vc——载波幅值。　　一般情况下，K1，若Ka1，则称之为过调制。　　02频率调制比　　即一般所说的“载波比”，其定义如下　　式中：　　N——载波比;　　ft——载波频率;　　fs——调制波频率。　　一般情况下ft远远大于fs，则N远远大于1。

二、调制比的概念调制比。定义PWM脉冲周期为T，脉冲宽度为Ton，则占空比为p=Ton/T。当PWM脉冲调制比K选定时，且脉冲周期T为定值，输出直流电压的大小取决于脉冲宽度Ton的大小，1、调制比。定义PWM脉冲周期为T脉冲宽度为Ton则占空比为p=Ton/T.当PWM脉冲调制比K选定时脉冲周期T为定值，输出直流电压的大小取决于脉冲宽度Ton的大小2、单相statcom与系统的等效连接图Fig.1Equivalent circuit of single phase STATCOM with system实际逆变器损耗并不为0,因此稳态时aadsin)sin(+=msdKUU(1)d2sin22RUQSS=(2)式中mK为逆变器输出电压基波有效值与直流电压之比(称为调制比)3、实际逆变器损耗并不为0,稳态时有:Ud=UsKmsin(δ+α)sinα(1)Qs=U2S2Rsin2δ(2)式中Km为逆变器输出电压基波有效值与直流电压之比(称为调制比)

三、占空比和调制比有何关系?　　占空比是指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。在一串理想的脉冲周期序列中(如方波)，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值，占空比是一个瞬时周期概念。　　调制比是一个稳态平均值的概念，是指电压利用率;另一方面，某一调制方法实际工作MI可以估算THD大约是多少。

四、PWM、SPWM、SVPWM简介　　PWM(Pulse Width Modulation)，简称脉宽调制，脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。　　SPWM (Sinusoidal PWM)，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。

SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)空间矢量脉宽调制，它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做切换，从而形成PWM波，以所形成的实际的磁链矢量来追踪其准确的磁链圆。

变频器的载波频率一般设置为4K-10K，按原理来说载波频率越大，变频器的输出波形越好，当然对电机也是比较好的，但是变频器逆变模块发热量比较大，变频器功率较低，平时工作容易发生过电流报警，载波频率越低，对变频器保护越好，但是对电机损害比较大，电机发热严重，震动厉害，所以一般都设置的比较适中，这样对电机和变频器都起到保护作用，也能发挥最大优势

1、载波频率对变频器输出电流的影响

（1）运行频率越高，则电压波的占空比越大，电流高次谐波成份越小，即载波频率越高，电流波形的平滑性越好；

（2）载波频率越高，变频器允许输出的电流越小；

（3）载波频率越高，布线电容的容抗越小（因为xc=1/2πfc），由高频脉冲引起的漏电流越大。

2、载波频率对电机的影响

载波频率越高，电机的振动越小，运行噪音越小，电机发热也越少。但载波频率越高，谐波电流的频率也越高，电机定子的集肤效应也越严重，电机损耗越大，输出功率越小。

3、载波频率对其它设备的影响

载波频率越高，高频电压通过静电感应，电磁感应，电磁辐射等对电子设备的干扰也越严重。

4、载波频率对变频器自身的影响

载波频率越大，变频器的损耗越大，输出功率越小。如果环境温度高，逆变桥上下两个两个逆变管在交替导通过程中的死区将变小，严重时可导致桥臂短路而损坏变频器。

所以调试载波频率的原则是，在保证系统可靠运行的前提下，尽量提高载波频率。 一般而言，变频器厂家对于载波频率都有缺省限制。比如55kw以下为3k-15k，55kw-110kw为1k-10k，110以上为0.5k-5k。所以用户在调试过程中不用担心载波频率的大小是否会损害变频器本身。当然，载波频率低是会影响电机的噪音，但同时却能提高emc功能。针对不同的工况建议使用不同的载波频率，不能一概而论。 比如艾默生ev2000的g型机默认载频入下：0.75－45kw 8k 55－90kw 3k 110－220kw 2k 。

spwm和svpwm的区别

SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）和SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是两种常用的脉冲宽度调制技术，常用于交流电机驱动和逆变器控制。它们在调制方法、输出波形和效率等方面存在一些区别。

1. 调制方法：

SPWM：SPWM技术通过改变脉冲的宽度来实现调制。调制信号与一个三角波进行比较，根据比较结果生成脉冲宽度，使输出波形保持近似正弦波的形态。

SVPWM：SVPWM技术利用坐标变换和矢量分解的方式，将控制信号转换成时域、空间和矢量的形式，并通过操纵电压矢量的大小和相位来实现输出波形的调制。

2. 输出波形：

SPWM：SPWM技术的输出波形为近似正弦波，但存在一定的谐波失真。这种调制方法在低功率应用中使用较多，例如低功率驱动器和低频逆变器。

SVPWM：SVPWM技术的输出波形为近似正弦波，且谐波失真较小。这种调制方法在高功率应用中使用较多，例如高功率驱动器和高频逆变器。

3. 调制精度：

SPWM：由于SPWM技术是基于脉冲宽度的调制方式，调制精度受到脉冲宽度分辨率的限制。在低分辨率的情况下，可能会出现精度不高的问题。

SVPWM：SVPWM技术通过矢量运算实现输出波形的控制，调制精度高。具有较高的波形质量，可以更精确地控制输出电压的幅值和相位。

4. 效率：

SPWM：SPWM技术因为是简单直接的调制方式，其效率相对较低。在高电压、大电流应用中，可能存在功率损耗较高的问题。

SVPWM：SVPWM技术由于其矢量控制的方式，可以更精确地控制输出波形。因此，在大功率应用中，SVPWM技术往往能提供更高的转换效率。

总结而言，SPWM和SVPWM是两种常用的脉冲宽度调制技术。SPWM适用于低功率应用，采用简单的脉冲宽度比较方式；SVPWM则适用于高功率应用，采用矢量控制方式，在输出波形质量和调制精度方面更具优势。选择哪种调制方式取决于具体应用场景和性能要求。

MBD实战之电机控制 第01期：永磁无刷电机基础

欢迎来到MBD实战系列的电机控制教程第一期，深入理解永磁无刷电机的奥秘。让我们先来揭开PMSM（永磁同步电机）和BLDC（无刷直流电机）的神秘面纱，它们各自在伺服系统和强负载应用中占据着独特地位。电机世界本质上是交流驱动的，但为了实现精确控制，我们需要借助逆变电路的力量，尤其是对于PMSM，矢量控制策略如FOC（Field Oriented Control）是关键所在。

原理探索: FOC的魅力在于通过SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）技术，将空间矢量由六个非零和零矢量巧妙合成，实现对电机性能的精细控制。控制策略的核心在于电压矢量控制和坐标变换，而FOC又细分为有传感器（编码器或霍尔传感器）和无传感器控制，后者虽简化成本，但算法挑战不小。

对于永磁无刷电机，六步换相控制是基础，利用霍尔传感器，我们能轻松进行电流采样和控制，但这种控制方法存在电压调制率低和转矩波动的问题。控制算法是MBD电机控制的灵魂，R. Krishnan和袁雷的著作提供了深入的原理和建模指导。

逆变器与模型: 逆变器的搭建并非易事，自定义设计可能需要模拟下桥臂电流采样，而现成模块可能无法满足全部需求。SVPWM生成则依赖于Simulink的专门模块，配置成SVM模式，可产出ModWave和g端口信号。

采样时间的选择至关重要，为了保证至少0.5%的占空比分辨率，确保仿真结果准确无误（如在20kHz PWM下，采样时间需小于10^-9秒）。

精度与仿真挑战: 通常，0.5%的PWM精度已经足够，但追求更高精度可能带来仿真复杂度的提升，对控制性能的影响不可忽视。

MBD的价值在于，通过仿真我们能发现高效控制策略，尽管与实际应用间可能存在差距，但它仍是理论学习和模型构建的强大工具。接下来，我们即将探索MBD电机控制模型的搭建，从Stateflow状态机开始，为你揭示更多技术细节。

后续预告: 下期，我们将带领你步入模型搭建的实战阶段，敬请期待。

资源索引: 想要深入学习，除了参考书籍，还可以查阅往期文章，获取更丰富的理论知识和实践资源。

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