毕业设计（论文）-空间矢量调制算法仿真研究.docVIP

本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 电子信息系 专 业 电气工程及其自动化 学生姓名 班级学号 二零一一年六月27 江苏科技大学毕业设计（论文） 空间矢量调制算法仿真研究space vector modulation algorithm simulation 毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书 学院名称：电子信息学院 专业：电气工程及其自动化 2011年2月28日毕业设计 （论文）题目： 空间矢量调制算法仿真研究一、 毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）1 提供条件： matlab软件及相关空间矢量调制的资料。 2 设计内容与要求:(1) 学习、理解matlab软件的使用；(2) 学习、理解空间矢量调制的方法和原理；(3) 结合空间矢量调制的方法和原理，利用matlab软件进行仿真； (4) 撰写论文，通过答辩。二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1. 毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；2. 外文译文一篇（不少于5000英文单词）；3. 包含任务书、开题报告、中期检查和前三项内容的光盘 一张。2011年3月21日至2011年6月17日，共16周。进度安排：3.213.28, 熟悉任务要求，查阅资料，翻译外文资料；3.284.18, 学习、理解空间矢量调制的方法和原理；4.184.30, 学习、理解matlab软件的使用；5.1 5.30, 利用matlab软件，进行仿真；5.316.17, 撰写毕业论文、答辩。五 主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1. 电力拖动自动控制系统:运动控制系统-第4版。 阮毅, 陈伯时主编2. 大功率交-交变频调速及矢量控制技术-第3版。马小亮著3. matlab控制系统仿真与设计。赵景波主编系(教研室)主任： （签章） 年 月 日学院主管领导： （签章） 年 月 日摘要随着全控型快速半导体自开关器件和智能型高速微控制芯片的发展，数字化pwm成为pwm控制技术发展的趋势。但是传统的spwm法比较适合模拟电路实现，不适应于现代电力电子技术数字化的发展趋势。电压空间矢量脉宽调制(space-vector pulse width modulation，简称svpwm)控制技术是一种优化了的pwm控制技术，和传统的spwm法相比，不但具有直流利用率高，输出谐波少，控制方法简单等优点，而且易于实现数字化。本文首先对脉宽调制技术的发展现状进行了综述，在此基础上分析了电压空间矢量脉宽调制技术的发展现状;接着对空间电压矢量脉宽调制技术svpwm的基本原理进行了详细的分析和推导，svpwm是基于磁链追踪的思想，它以三相对称正弦波电压供电下三相对称电动机定子理想磁链圆为基准，由三相逆变器不同开关模式下所形成的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆的，在追踪的过程中，逆变器的开关模式作适当的切换，从而形成pwm波;然后详细分析了电压空间矢量脉宽调制技术的调制波，svpwm实质是一种基于空间矢量在三相正弦波中注入了零序分量的调制波进行规则采样的一种变形spwm。然后利用matlab/simulink仿真软件对算法进行了仿真研究。关键词：电力变换；空间矢量调制；仿真abstract together with the continual development of all-controlled fast semiconductor self-turn-off devices and intelligent high-speed microcontroller, the digitized pwm is becoming the trend of pwm control technique development.but the analogal electric circuit cannt realize the traditional spwm method easily.the traditional spwm cannot adapt to the development trend of the digitization of the modern power and electric. space-vector pulse width modulation(svpwm) a kind of superiorized pwm control technique: achieving the effective utilization of the dc supply voltagehaving little harmonic output and the easy control method,furthermore easy to realize the digitization. the article presents the developing condition of pwm and svpwm first. then the theory of svpwm is discussed in detail.the svpwm is based on the thought of magnetic chain tracking.it makes the ideal magnetic chain circle of three-phased sysmmetry electric motor supplied by three-phased sysmmetry sine wave voltage for basis,uses the practical magnetic chain vector formed by the different switch modes of three-phased inverter to track the basic magnetic chain circle.during the course oftracking, the inverter changes the switch modes properly to form the pwmwaves. then the modulation wave of svpwm is analyzed in detail.the modulation wave of svpwm is implicit,but the analogous modulation wave in a-b-c axis needs to be calculated in order to expose the internal relation of svpwm and spwm. that is to show the implicit modulation wave of svpwm. svpwm actually is a transformed spwm ruly sampled by the modulation wave which is injected by the zero prefaces based on space vectors.space vector modulation pwm waves algorithm produces high efficiency, because of voltage switching losses small, easy digital realization, in power transformation equipment has been used more and more widely. this paper first analyzes its basic principle is deduced, the role of each space voltage vector sequence, and time and matlab/simulink software the algorithm simulation.keywords: power transformation; space vector modulation; simulation目录 第1章绪论11.1空间矢量发展概况11.2空间矢量的概述及其优缺点11.21空间矢量的概述11.22空间矢量控制的优点和不足21.3空间矢量调制算法的研究意义21.4论文的主要工作3第二章svpwm技术的理论基础42. 1电压空间矢量的概念42. 2电压矢量与磁链矢量的关系52. 3三相逆变器的基本电压矢量62. 4磁链跟踪pwm的基本思想9第三章svpwm技术的调制算法123.1空间矢量调制算法简介123. 2 svpwm的基本调制算法15第四章 svpwm控制算法分析及仿真204. 1 matlab动态仿真工具simulink简介204. 2 svpwm的simulink实现21第五章总结与展望24致谢25参考文献26 江苏科技大学毕业设计（论文） 第1章绪论1.1空间矢量发展概况1971年德国西门子公司的eblaschke和美国学者eccustman等人分别提出了交流电机磁场定向控制原理和定子电压坐标变换，在此基础上发展起来的矢量控制是交流调速史上的一次质的飞跃。矢量控制通过引入坐标变换，实现了交流电机的磁链和转矩的解耦，这样可以在保持磁场定向的情况下模拟直流电机进行转矩控制，使交流电机的动态性能可以与直流电机相媲美。矢量控制一般通过检测或估算电机转子磁通的位置及幅值来控制定子电流或电压，但是由于转子位置难于观测、系统受电机的参数影响较大以及矢量变换的复杂性，使得实际控制效果受到限制。尽管如此，由于现代电力电子技术，特别是变频技术的飞速发展以及矢量控制系统中成熟的技术和良好的低速性能等自身的优势所在，使之被广泛地应用于交流电机调速控制系统中1.2空间矢量的概述及其优缺点1.21空间矢量的概述矢量控制技术在国际上也称为磁场定向技术(field oriented contr01)，即把磁场矢量的方向作为电机电压、电流和磁链矢量的方向，通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。空间矢量控制的过程，是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流ia、ib、ic，通过三相二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流ia1、ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流im1、it1（im1相当于直流电动机的励磁电流；it1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。空间矢量控制的原理，是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量。简单的说，空间矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。 1.22空间矢量控制的优点和不足矢量控制是从ac电机的端电压和电流计算激磁电流和产生力矩部分的电流，得到与dc电机相同的转矩特性的控制方式。它具备低频转矩高，高频稳定性好。动态响应特性好，能从容应对负载突出。速度控制精度高，能满足高精度同步控制要求。采用连续的pi控制，转矩与磁链变化平稳，电流闭合控制可有效地限制起制动电流。由于可进行转矩控制，所以与传统的通用变频器有很大不同。正逐步运用于高级机床、铁钢、造纸、薄膜等生产线上适用于重负荷的场合及低频要保证力矩的应用。早期的矢量控制需要有速度检测用解析器或者脉冲发生器，现在已有了不用这些的开环矢量控制。mm440有速度检测器的和没有的二种方式。矢量控制方法的提出具有划时代的意义.然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。1.3空间矢量调制算法的研究意义矢量控制的成功实施，使得异步电动机变频调速后的机械特性以及动态特性能达到足以和直流电动机调压时的调速性能相媲美，从而使异步电动机变频调速在电动机的调速领域全方位地处于优势地位。现在许多新型的变频器都提供了相应的矢量控制的功能。空间矢量调制算法是基于空间矢量的概念。在电力电子电能变换器中，控制系统的作用最终反应为开关器件的通断信号，如何根据控制信号生成通断信号是一个重要问题。空间矢量调制svpwm是一种先进的计算密集型算法，不但可以提高直流侧电压利用率，而且能有效降低器件导通、关断过程中产生的开关损耗，有着良好的应用前景。1.4论文的主要工作1分析空间矢量调制的原理，推导出各空间电压矢量的作用时间与次序。2对svpwm的控制算法进行详细地分析和推导，3利用matlab 建立空间矢量调制算法仿真模型,并得出相应的结果。第二章svpwm技术的理论基础传统的spwm控制技术主要着眼于使逆变器输出电压尽量接近正弦波，对电流波形一般只能采取间接控制。而在实际应用中，异步电机需要输入电流尽量接近正弦波，从而在空间上形成圆形旋转磁场，产生稳定的电磁转矩。如果对准这一目标，按照跟踪圆形磁场来控制pwm电压，那么控制效果就会更直接;这就是“磁链跟踪控制”的基本思想。磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以这种方法又叫做“电压空间矢量调制”，即svpwm svpwm技术最初是应用在电机调速领域的，后来扩展成为一种在整流/逆变领域应用广泛的pwm方法。本节将从传统的磁链跟踪角度来介绍svpwm技术的基本原理。2. 1电压空间矢量的概念电压空间矢量是按照电压所加在绕组的空间位置来定义的。电动机的三相定子绕组可以定义一个三相平面静止坐标系，如图2.1：图2.1电压空间矢量这是一个特殊的坐标系，a. b, c分别表示在空间静止不动的电机定子三相绕组的轴线，它们在空间互差120度，三相定子相电压分别加在三相绕组上，可以定义三个电压空间矢量它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120度。假设为相电压有效值，f为电源频率，则有: (2一1)假设单位方向矢量，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量就可以表示为： (2一2)可见是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，为相电压峰值;当频率不变时，以电源角频率w=2为电气角速度做恒速同步旋转，哪一相电压为最大值时，合成电压矢量就落在该相的轴线上。2. 2电压矢量与磁链矢量的关系 当用三相对称正弦电压向交流电动机供电时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒转速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转磁场(磁链圆)。因此如果有一种方法，使逆变电路能向交流电动机提供可变电源，并能保证电动机形成定子磁链圆，就可以实现交流电动机的变频思想。我们可以按照前面定义电压空间矢量的方法定义电流和磁链的空间矢量和。因此有 (2-3)当转速不是很低时，定子电阻r的压降相对很小，式(2-3)可以简化为 (2-4) 因为 (2-5)式(2一5)说明，当磁链一定时，的大小与w成正比，或者说供电电压与频率f成正比，其方向是磁链圆轨迹的切线方向。当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动2弧度，其运动轨迹和磁链圆重合。这样电动机旋转磁场的形状问题就可转化为电压空间矢量运动轨迹的形状问题来讨论。2. 3三相逆变器的基本电压矢量图2.2所示为三相pwm逆变器供电给异步电机的原理图。利用这种逆变器功率开关管的开关状态和顺序组合，以及开关时间的调整，以保证电压空间矢量圆形轨迹为目标，就可以产生谐波少的、且直流电源电压利用率较高的输出。图2.2中的 - 是6个功率开关管，引入开关函数和sc，分别代表三个桥臂的开关状态。图2.2三相pwm逆变器一异步电动机原理图规定:当上桥臂开关管“开”状态时(此时下桥臂开关管必然是“关”状态)开关状态为1;当下桥臂开关管“开”状态时(此时上桥臂开关管必然是“关”状态)，开关状态为0。三个桥臂只有“1”和“0”两种状态，因此开关函数(x=a, b, c)是一个二值变量，上桥臂器件导通时=1，下桥臂器件导通时=0 (, , sc)组合在一起，一共有8种( =8 )基本工作状态.即:100,110, 010, 011, 001, 101,1l l, 000。其中前六个工作状态是有效的，称做非零矢量;后两个工作状态称作零矢量。可以推导出，三相逆变器输出的线电压矢量与开关函数的关系为 (2-6)三相逆变器输出的相电压矢量与开关状态矢量的关系为 (2-7) 式中是直流电源电压，或称总线电压。式(2-6)和(2-7)的对应关系可用表2-1来表示。 将表2-1中的八组相电压值代入式(2-2)，就可以求出这些相电压的矢量和相位角，这八个矢量就称为基本电压矢量，可分别命名为uo(000), (001), (010 ) ,(0 l l), (100), (101), (110), (111)，其中uo, 称为零矢量。图2.3给出了八个基本电压空间矢量的大小和位置。其中非零矢量的幅值相同(模长为2 /3)，相邻的矢量间隔60，而两个零矢量幅值为零，位于中心。 表2-1中的线电压和相电压值是在图2.1所示的三相a-b-c平面坐标系中。利用clark变换，可将三相a-b-c平面坐标系中的相电压转换到平面坐标系中去。 其转换式为 (2-8)根据式(2-8)，可将表2-1中与开关函数, , 相对应的相电压转换成平面直角坐标系中的分量，转换结果见表2-2和图2.3。2. 4磁链跟踪pwm的基本思想 如图2.4所示的三相电压逆变器电路中，如果忽略定子绕组电阻，当定子绕组施加三相理想对称正弦电压时，由于电压合成空间矢量为等幅旋转矢量，故气隙磁通以恒定同步角速度旋转，轨迹为圆。svpwm法就是以三相对称正弦电压供电时三相对称电动机定子的理想磁链为基准，由三相逆变器不同开关模式所形成的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆，在追踪过程中，逆变器的开关模式作适当的切换，从而形成pwm波。 在三相对称正弦电压作用下，对于图2.4中所示的三相电动机，如果忽略定子绕组的电阻不计，则电动机各相磁链值可由式(2-1)进行积分得到: (2-9) 将式(2-9)所示三相轴系的磁链进行坐标变换，由图2.4中所示的三相a-b-c轴系变换到图中所示的轴系，其变换式为: (2-10) 将式(2-9)代入式(2-10)进行变换，得到轴系的磁链矢量: (2-11)式中，为磁链圆的半径: (2-12)其中，f为电源频率(hz ) ; u=为电动机线电压有效值(v); 为电角度。由式(2-11)、式(2-12)可知，当电压频率比为常数时，磁链圆半径为常数。这样，随着的变化，磁链矢量就形成一个以为半径的圆形轨迹，即得到一个理想磁链圆，如图2.5所示： 在磁链追踪型p wm法中，就是以此理想磁链圆为基准圆。磁链矢量与前述的电压空间矢量一一对应，其大小与对应电压矢量持续的时间以及直流电压ud的大小有关。若假定8种电压矢量对应的开关模式持续时间t相等，将不同开关模式时作用于电动机三相绕组上的电压对t进行积分，则可得三相磁链在t期间的增量将此三相磁链矢量增量(以下简称为磁链矢量)用式(2- z 2)中的变换阵，由a-b-c三个轴系变换到d-q轴系，可得图2.6中所示d-q轴系的8种磁链矢量，其大小可表示为: (2-13)其中， 以上是假定6种非零矢量开关模式下t都相等。而实际上，各种开关模式下，中间直流电压不一定是一个定值，积分时间t也不要求必须是一个定值。当或者t不同时，图2.6中各磁链矢量的大小自然也不同。将图2.5所示理想磁链圆作为基准圆，适当地使用图2.6中8种磁链矢量追踪基准磁链圆。使用不同的磁链矢量，意味着使用不同的开关模式。开关模式的切换，则形成逆变器输出电压pwm波。不难理解，如果这8种磁链矢量能够很好地追踪基准磁链圆，则逆变器输出三相电压也一定是三相对称的正弦pwm波。这就是这种磁链追踪型pwm法的基本思想。磁链跟踪p wm技术，也就是svpwm技术，直接追踪基准磁链圆，使得逆变器输出三相电流为三相对称的正弦波，因此这种控制实质上是一种直接电流控制方法。 第三章svpwm技术的调制算法3.1空间矢量调制算法简介 八种基本电压空间矢量的不同组合作用，可以使得合成矢量轨迹为正n边形尽可能地逼近圆形轨迹。并由十空间矢量调制方法最初的应用多在电机控制方面，因此根据这八种基本电压空间矢量方式的不同，电压空间矢量pwm控制方式可以分为两类:一类式比较判断式磁链追踪型pwm法;二是矢量合成型空间矢量pwm法。 将理想磁链圆作为基准，适当地使用八种基本电压空间矢量追踪基准磁链圆，由(n-1)次追踪的结果进行比较判断，决定第n次时使用六种非零矢量中的哪一种继续追踪，还是使用两种零矢量中的哪一种暂停追踪，这样来决定逆变器的开关模式，形成相应的pwm波。这就是比较判断式磁链追踪型pwm法的基本原理。为了实现这种方法，在原有的o标系的基础，建立了一个新的坐标系，如图2-3所示，把=30。选作坐标系原点，把(100)方向定为轴，把(110)方定为轴。以后，在坐标系中，把(100)称为矢量，(110)称为矢量。把理想磁链矢量变换到坐标系中得到指令磁链。如果按照式(2-5)预先准备好一个对应的的函数表，则可以利用采样点上的，从函数表中查出指令磁链。而采样点上的实际磁链可以由下面的式子得出: (3-1) 这样，磁链圆上某一点的指令磁链和实际磁链都已经得到，把它们进行比较就可以决定在采样点上是用矢量或者是矢量使实际磁链继续追踪指令磁链，还是应该使用零以暂停追踪指令矢量，从而得到相应的开关模式。 图3-1磁链矢量与轴系 这种控制虽然简单，可以实时追踪磁链形状，但是易出现判断误差和量化误差，从而影响到磁链追踪的精度。在此基础之上又出现了高精度比较判断式磁链追踪型pwm控制法，它消除了比较判断误差和量化误差，从而提高磁链追踪精度，改善输出波形。但无论是比较判断式磁链追踪型pwm控制法还是高精度比较判断式磁链追踪型pwm控制法，均都算法复杂，计算量大，难以实现。 矢量合成式磁通正弦pwm控制方法则是通过把理想磁链圆分为六个区间，每 60作为一个区间，任意电压矢量都将根据它所落在的区间，由夹成该区间相邻的两个电压矢量以及零矢量按照伏秒平衡的原则来合成，即: (3-2) 其中，为对应非零基本电压空间矢量的作用时间；是对应零矢量的作用时间；t为采样周期； 为期望电压矢量。式（2-6）的意义是矢量在t时间内所产生的积分效果与分别作用时间的和的积分效果相同。 矢量合成式磁通正弦pwm的算法实施相对简单，能较为精确的实现磁链追踪。对每一个电压空间矢量pwm波的零矢量分割方法不同，以及对非零矢量的选择不同会产生多种多样的电压空间矢量pwm波，而其选择的原则是:(1)尽可能使功率开关管的开关次数最少;(2)任意一次电压空间矢量的变化只能有一个桥臂的开关管动作;(3)编程容易。 由于矢量合成式磁通正弦pwm的诸多优点，越来越多的控制装置也都是采用这种方法来实现，因此本文对比较判断式磁链追踪型pwm法不再描述。3. 2 svpwm的基本调制算法 空间矢量pwm调制算法是基于空间矢量的概念，如图3-2，三相逆变器有3个桥臂，每个桥臂两个开关器件s 和 工作于互补状态，共有8 种工作状态，分别对应8个电压空间矢量，包括6个非零矢量，2个零矢量、，非零矢量的模为,如图3-3 所示。其中，1 代表上桥臂开关器件导通，0 代表下桥开关器件臂导通。对逆变器实施六拍阶梯波控制，只能得到、。逆变器输出电压空间矢量在一个采样周期跳变一次，根据磁链空间矢量与电压空间矢量的关系，对应正六边形磁链轨迹。交流调速时期望在稳态和动态过程中保持圆形磁链轨迹，通过控制电压空间矢量运行轨迹为圆形就可以实现这一目标。对于处于任意位置的电压空间矢量，可以让某两个电压空间矢量在很小的时间段里分别作用一定的时间来等效。如图3-3，将空间分为6 个扇区，标号k=1-6。当位于扇区1 时，在一个采样周期内，让作用一段时间， 作用一段时间，总体效果相当于在这个控制周期内 在作用。这样在当前采样周期内得到等效，下一个采样周期内得到等效。当与相隔足够小时，电压空间矢量多边形运行轨迹能很好的逼近圆形。下面推导各电压空间矢量的作用时间。将一个采样周期 分成两段相等的时间段tc。在一个tc 时间段中，定义 作用时间为， 作用时间为（对于k=6，为， 为）。如图3-4，当 位于扇区1 时，利用与 等效 (3-3)其中： 为直流侧电压， 为在 轴上的分量， 为在 轴上的分量。解得 (3-4) 不足的时间可以让零矢量作用，定义零矢量作用时间为。 (3-5)同理，当 位于其它扇区时，可以计算出相应的，图3-2三相逆变器结构图 图3-3 基本电压空间矢量根据|幅值的大小，系统有3 个工作状态：当|，即 处于正六边形内切圆内部，系统处于线性调制状态。当| | ，即处于正六边外接圆外部，系统处于过调制状态。为防止逆变交流输出发生畸变，使系统处于线性调制状态，对各矢量作用时间做如下限制：若，令 (3-6) (3-7) 图3-4 矢量等效原理表1 优化开关次序表 为降低开关损耗，希望在开关状态切换时只有一个开关器件动作，所以可以在每个采样周期中插入零矢量，并且平均分配 和的作用时间。非零矢量和零矢量按照表1 的次序作用，不同扇区各基本电压空间矢量在每个 中的波形如图3-4所示，这种pwm 波在一个 中以开始，以 结束，前/2 和后/2 是对称的，理论分析表明 ，这种对称的波形不仅减小开关损耗，而且有效降低了逆变器输出交流电压的谐波含量。第四章 svpwm控制算法分析及仿真4. 1 matlab动态仿真工具simulink简介 随着控制理论和控制系统的迅速发展，对控制效果的要求越来越高，控制算法也越来越复杂，因而控制器的设计也越来越困难。于是自然地出现了控制系统地计算机辅助设计技术。近30年来，控制系统的计算机辅助设计技术的发展已经达到了相当高的水平，出现了很多的计算机辅助设计语言和应用软件。目前，matlab ( matrix laboratory)是当今国际上最流行的控制系统辅助设计的语言和软件工具。 matlab是由math works公司开发的一种主要用于数值计算及可视化图形处理的高科技计算语言。它将数值分析、矩阵计算、图形处理和仿真等诸多强大功能集成在一个极易使用的交互式环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的总多科学提供了一种高效率的编程工具，集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图象处理等于一体。 matlab具有三大特点: 1、功能强大:包括数值计算和符号计算，计算结果和编程可视化，数学和文字统一处理，离线和在线皆可处理; 2、界面友好，语言自然:matlab以复数矩阵为计算单元，指令表达与标准教科书的数学表达式相近; 3、开放性强:matlab有很好的可扩充性，可以把它当作一种更高级的语言去使用，可容易地编写各种通用或专用应用程序; 正是由于matlab的这些特点，使它获得了对应用学科(特别是边缘科学和交叉科学)的极强适应力，并很快成为应用学科计算机辅助分析设计、仿真、教学乃至科技文字处理不可缺少的基础软件，成为欧美高等院校、科研机构教学与科研必备的基本工具。 matlab有许多工具箱(toolbox )，这些工具箱大致分为两类:功能性工具箱和学科性工具箱。前者主要用来扩充matlab的符号计算功能、图视建模功能和文字处理功能以及与硬件实时交互功能;后者专业性较强，如控制工具箱( control toolbox )、神经网络工具箱(neural network toolbox )、信号处理工具箱(signal processing toolbox)等，使matlab在线性代数、矩阵分析、数值计算及优化，数理统计和随机信号分析、电路及系统、系统动力学、信号和图象处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统、财政金融等众多专业领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。 在matlab中，simulink是一个比较特别的工具箱，它具有两个显著的功能:simu(仿真)与link(链接)，是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境。具有模块化、可重载、可封装、面向结构图编程及可视化等特点，可大大提高系统仿真的效率和可靠性;同时，进一步扩展了matlab的功能，可实现多工作环境间文件互用和数据交换。它支持线性和非线性系统、连续时间系统和离散时间系统、连续和离散混合系统，而且系统可以是多进程的。 simulink提供了友好的图形用户界面(gui )，模型由模块组成的框图来表示，用户建模通过简单的单击和拖动鼠标的动作就能完成。simulink的模块库为用户提供了多种多样的功能模块，其中有连续系统(continous )、离散系统( discrete )、非线性系统(nonlinear)等几类基本系统构成的模块，以及连接、运算模块。而输入源模块(sources)和接受模块( ，按照式（4），（5）进行输出限制，这一过程由图5 中的cal t模块完成。然后利用， 以及k、 得到开通、关断时刻，这一步骤由change time 模块完成。最后将开通、关断时刻与时基timer相比较，得到各开关器件的通断信号。timer 模块采用锯齿波时基发生器，周期为。gate signal generater模块gate signal 端输出六路通断信号加至逆变器主电路university bridge。 图4-1空间矢量调制算法仿真模型 图4-2 给出扇区号k 在仿真过程中的变化曲线。因给定的 以一定的角速度匀速旋转，k 周期性的从1跳变为6。图4-3 给出相电压等效调制波是一个马鞍波，分析表明该曲线是正弦波与三倍频三角波的叠加，逆变输出相电压是非正弦波形，但由于异步电机的对称性，三次谐波电压相互抵消，输出线电压仍是正弦波。 图4-2 扇区波形 图4-3 线性调制区相电压等效调制波输出线电压波形如图4-4 所示，对其两个周期做频谱分析，结果如图4-5，可以看出谐波主要分布在载波频率的整数倍周围，当载波频率较高即 很小时，主要谐波次数就会很高，对负载的影响很弱。