两电平SVPWM原理及仿真分析只是分享

1、两电平SVPWM原理及仿真分析吴磊，魏文凯，刘佳璐中国矿业大学信息与电气工程学院 电气116班SVPWM技术源于对交流电动机定子磁链实施跟踪控制的思想，利用逆变器输出的各基本电压矢量交替作用，从而输出合成时的正弦交流电压产生期望的磁链轨迹。1 SVPWM的基本原理SVPWM实际上是对应于三相电压源逆变 器功率器件的一种特殊的开关触发顺序和 脉宽大小的组合。按一定规律来控制逆变器将式，得代入上摘要：介绍了电压空间矢量脉宽调制 （SVPWM ） 的基本原理，详细阐述了在仿真软件 MATLAB /SIMULINK环境下实现SVPWM的方法，最后给出 了仿真实验结果。关键词：电压空间矢量脉宽调制MAT

2、LAB仿真1基本原理交-直-交pwm变频器主回路结构图变频器中的逆变器接成三相桥式电路，以 便输出三相交流变频电源。控制开关器件轮 流导通和关断，可使输出端得到三相交流电 压。本结构中使用°导通型逆变器，同一桥臂上下两管之间互相换流，在某一瞬间，控制一个开关器件关断，同时使另一个器件导 通，就实现了两个器件之间的换流。同时， 必须采取“先断后通”的方法，即先给应关 断的器件发出关断信号， 待一段时间后再给 应导通的器件发出开通信号。 以此防止同一 桥臂的上下两管同时导通造成直流电源短 路。三对桥臂晶体管的通断，将直流侧电压变 为三相正弦电压输出。 因此，三相桥式逆变 电路各桥臂通断状

3、态的组合为 6个有效的空 间矢量、和2个零矢量、如图1所示。为了得到旋转空间矢量，在不降低直流电压利用率情 况下能调控三相逆变器输出的基波电压和 消除低次谐波，V, COC1>罠（ID I）閤气VP w制l帛.応茂及波彩V/100)可用矢量 所在扇区边界的两个相邻特定 矢量和及零矢量合成一个等效的电压 矢量，调控 的大小和相位。则在时间很 短的一个开关周期 Ts中，矢量存在时间就 由组成这个区域的两个相邻的非零矢量存在 时间、 存在时间以及零矢量存在 时间来等效，即每一个实际上相当于 SVPWM电压波形中 的一个脉冲波，为使波形对称，把每个状态 的作用时间一分为二， 这样可以在调控输出

4、电压基波大小的同时减少输出电压中的谐 波。同时，为了使逆变器从一个开关状态转 换到另一个开关状态时，只改变一个桥臂的 开关状态以减少三相逆变器中 6个开关器件 的开通、关断的次数，降低开关频率，减少 开关损耗。采用对称 SVPWM控制，通过精 心安排适当的矢量顺序和时间， 可以免除不 必要的开关动作，并在不增加开关损耗的基 础上具有更低的谐波失真特性。比其他 PWM方法能更好地利用直流电压和减小谐 波失真和开关损耗。与 SPWM相比，其直流 电压利用率要高15%。2 SVPWM算法MATLAB 实现2.1判断矢量V所在扇区通过矢量V所在的二维静止坐标系 a轴和 3轴的分量 、来计算电压矢量所在

5、的扇区（我们把圆周分成 6个扇区，扇区序号 用N表示）。若 > 0，则A=1，否则 A=0 ; 若> 0,贝U B=1，否则B=0 ;若-一-> 0，则C=1，否则C=0。扇区N=A+2B+4C。扇区模型图如图2所示。X= 一/定义Y=-一/-_/计算X , Y , Z的模型图如图3所示。根据电压矢量不同的扇区求出 2个相邻矢 量的作用时间，按表1取值。采用多 路开关可构成模型图。当时取13计算冷Y迄模型團我1不同阑憧圖边界关址乍出时间赋'止表Ni2456rz¥-XXrYX*¥2.3 求出3个矢量切换点 Tcm1、Tcm2 Tcm3 定义/计算Ta

6、、Tb、Tc的模型图如图4所示。Tcml歸ich圏4计S Ta JbJc的模型圏euc8>utdi2图5 pwm产生和逆变爲实现模型課最后一步是根据不同的扇区把以上的三个 参数分别赋给TCMPRx单元，按下表取值。 采用多路开关可构成模型图。表2不同崩区时二个比较寄存器賦佶表173A56叭Tt.IIIILTan；T.TAXXXTaihLAXX3 SVPW实现仿真模型图和仿真结果把上面各模型图分别进行封装后进行连接， 得到SVPWM实现仿真模型图，如图6所示。 在这个仿真系统中三角波的周期为Ts=0.000256s，其幅值为 0.000128。三相电 压为给定幅值为220V，给定频率为50

7、Hz相差°的正弦波，经三相/二相坐标变换得到二维静止坐标系 a轴和3轴的分量 、 ,Udc=600V。经过10s仿真，分别得到如 图7-图8所示的Ua的仿真波形图。2.4 PWM波形的产生和逆变器实现SVPWM是用一定频率（1/ ）和幅值（/2） 的等效时间三角波去调制 3个输入时间Tcm1，Tcm2，Tcm3，一定频率和幅值的三 角波与空间矢量切换点 Tcmx相比较，一旦Tcmx与三角波的值相等时，就改变PWM波形的状态。所设定的开关器件决定了三角波 的周期和幅值。同时对逆变器功率开关器件 进行抽象，可以把上下 2个桥臂的开关器件 等效为1个理想开关switch，则PWM波形的 产生和逆变器模型图如图 5所示。图6 SVPWM实现仿真模里閨图7 Ua的仿真波形图