电力电子spwm和svpwm程序实现和psim仿真

三相桥式正弦波SPWM逆变器如图1所示。图1三相桥式正弦波SPWM逆变器解：（1）、当采uraurc=u+u=A[sin(0)+Asin(30)]ra332n=u+u=A[sin(0-——)+Asin(30)]rb3332n=u+u=A[sin(0+一)+Asin(30)]rc333式中u为三次谐波，其相对基波的幅值为A，0=2nf。331du对u'=u+u=A[sin(0)+Asin(30)]求最大值，由—ra=0得:33dtraracos。+3Acos(30)=0①3[9A又cos(30)=(4cos20-3)cos0得：cos0=:12A则sin0=3A+112A33A+11则sin(30)=(4cos20-1)sin0=(2一)〔3AV12A33，将sin0、sin(30)带入u'得:rau'=A(2A+2)，3A+1ra33茴，此时叮是£的函数,3由""ra=0得:dA3A3=6，此时uragmax当A=1V时，调制比M=1，叠加三次谐波后直流电压利用率为:

卫MV.3K=二D=-M=0.866vvV2D此时对应的A值即对应u'取得最大值时的A值，即：Ao=-3ra336叠加上述幅值的三次谐波后，要保持输出电压不含低次谐波，原调制信号（uurarb和u）幅值A还能提高，当刚好达到满调制时，即：u'=A=1，得:rcragmax22A===1.155，即A可提高到1.155。<3（2）、I：当k=0.5时，有:u=-0.5max(u,u,u)-0.5min(u,u,u)orarbrcrarbrc-0.5u-0.5u(0<wt<k/6)rcrb-0.5u-0.5u(兀/6<wt<k/2)rarb-0.5u-0.5u(兀/2<wt<5k/6)rarc=<-0.5u-0.5u(k5/6<wt<7k/6)rbrc-0.5u-0.5u(7k/6<wt<3k/2)rbra-0.5u-0.5u(3k/2<wt<11k/6)rcra-0.5u-0.5u(11k/6<wt<2k)rcrb对A相，加入零序电压后有:ura=u-ura=u-0.5max(u,u,u)-0.5min(urararbrcu-0.5u-0.5u(0<wt<k/6)rarcrb0.5u-0.5u(k/6<wt<k/2)rarb0.5u-0.5u(k/2<wt<5k/6)rarcu-0.5u-0.5u(k5/6<wt<7k/6)=<rarbrc-0.5u+0.5u(7k/6<wt<3k/2)rbra-0.5u+0.5u(3k/2<wt<11k/6)rcrau-0.5u-0.5u(11k/6<wt<2k)rarcrbra,u,u)rbrc1.5u(0<wt<k/6)ra0.5u(兀/6<wt<兀/2)rab0.5u(兀/2<wt<5兀/6)rac1.5u(兀5/6<wt<7兀/6)ra0.5u(7兀/6<wt<3兀/2)rab0.5u(3兀/2<wt<11兀/6)rac1.5u(11k/6<wt<2兀)ra则：0<u'<3A/4(0<wt<k/6)ra3A/4<则：0<u'<3A/4(0<wt<k/6)ra3A/4<u'<J3A/2(兀/6<wt<兀/2)ra3A/4<u'<43A/2(兀/2<wt<5兀/6)ra<-3A/4<u'<3A/4(兀5/6<wt<7兀/6)ra-羽A/2<u'<-3A/4(7兀/6<wt<3兀/2)ra-丽A/2<u'<-3A/4(3兀/2<wt<11k/6)ra-3A/4<u'<0(11k/6<wt<2k)、raura.max=J3a/2，当刚达到满调制时，有u'=^/3A/2=1，贝Ura.maxA=2/馆=1.15,即基波幅值可提高到1.15倍的载波幅值，使直流电压利用率提高到1。优点：可以提高直流电压利用率缺点：不能减少开关频率II：当k=1时，有：u=-max(u,u,u)+1o-urc-u=/ra-urb-urc对A相，加入零序电压后有:rarbrc+1(0<wt<k/6)+1(k/6<wt<5k/6)+1(k5/6<wt<3k/2)+1(3k/2<wt<2k)u=u-0.5max(u,u,u)+1rarararbrcu-u+1(0<wt<k/6)rarc1(k/6<wt<5k/6)=<u-u+1(k5/6<wt<3k/2)rarbu-u+1(3k/2<wt<2k)rarcu+1(0<wt<k/6)rac1(k/6<wt<5k/6)u+1(k5/6<wt<3k/2)rabu+1(3k/2<wt<2k)rac(1-J3/2)A<u'<A(0<wt<k/6)raA(k/6<wt<5k/6)(l-薦)A<u'<A(k5/6<wt<3k/2)ra(l-*3)A<u'<(1-締/2)A(3k/2<wt<2k)ra当k/6<wt<5k/6时，u=A，达到满调制；在u<0时,raraura=(J3-1)A,max此时直流电压利用率为：K=逼x1=0866当A=2此时直流电压利用率为：Kvv21。当爲时，可是负半部分利用率达到

优点：不仅可以提高直流电压利用率，而且可以使开关频率减少1/3，有利于减少开关损耗。缺点：由于有一段时间持续满调制，可能是输出含有的谐波次数降低，使滤波变得困难。（3）、仿真（以a相为例）：I：叠加三次谐波时，若A=1/6,AI：叠加三次谐波时，若A=1/6,A=3,则此时的仿真图如图2所示。V3Time(s)2图2A—1/6,A=时的仿真图由图可见，2当A—1/6,A—，调制波叠加三次谐波后其峰值达到载波峰值,II：叠加k=0.5II：叠加k=0.5的零序电压时，若A二2/J3二1.15,则此时的仿真图如图3所示。图3A=2/朽=1-15时的仿真图由图可见，当A=2/^3=1.15，调制波叠加零次谐波后其峰值达到载波峰值，且基波幅值大于调制波峰值，从而提高了直流电压利用率，与理论分析相符。III：叠加k=1的零序电压时，若A=则此时的仿真图如图4III：叠加k=1的零序电压时，若A=则此时的仿真图如图4所示。2图4A=丐时的仿真图由图可见，当A=调制波叠加零次谐波后其峰值达到载波峰值，且基波幅值大于调制波峰值，从而提高了直流电压利用率，与理论分析相符。由理论计算及仿真可知：通过在相电压的参考指令里注入1/6倍的基波分量幅值的三次谐波，就使得在不发生过调制的情况下调制系数m可以达到1.15，从而使输出线电压的峰值最大可以达到U通过在相电压的参考指令里注入零次谐波，当k取一定的值时可以减小开关频率，从而减少开关损耗；但同时可能使输出的谐波减小，从而使滤波变得困难。、采用空间矢量法(SVPWM)进行三相SVPWM调制，其仿真原理图如图5所示。图4SVPWM仿真原理图合成矢量为：=u+u+urarbrc=u+du+d2urarbrc3Aei（wt一兀/2）2，则初始相位为：9=270o0程序流程图如图5所示。图5程序流程图程序清单：#definepi3.1415staticintn=0;staticdoublet1,t2,t0,ta,tb,tc,ura,urb,urc;intflag;//判断扇区的变量doublea0=270,al,a2;//矢量的相位角doubleb=1.8;//每过Ts旋转的角度doubleTs=0.0001;//载波周期if(t>=n*Ts){al二aO+b*n;//每过Ts角度增加ba2=al-((int)a1/360)*360;//转的角度超过一圈时，减去圈数对应的角度,从而判读所在扇区/******判断所在扇区******/if(a2<60)flag=l;elseif(a2<l20)flag=2;elseif(a2<l80)flag=3;elseif(a2<240)flag=4;elseif(a2<300)flag=5;elseflag=6;/******根据所在扇区，计算时间******/switch(flag){casel:{tl=sqrt(3)*Ts*sin((60-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin(a2*2*pi/360)/200;t0=Ts-tl-t2;ta=tl+t2+t0/2;tb=t2+t0/2;tc=t0/2;break;}case2:{tl=sqrt(3)*Ts*sin((60*2-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60)*2*pi/360)/200;t0=Ts-tl-t2;tb=tl+t2+t0/2;ta=tl+t0/2;tc=t0/2;break;}case3:{tl=sqrt(3)*Ts*sin((60*3-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60*2)*2*pi/360)/200;t0=Ts-tl-t2;tb=t1+t2+t0/2;tc=t2+t0/2;ta=t0/2;break;}case4:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60*4-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60*3)*2*pi/360)/200;t0=Ts-t1-t2;tc=t1+t2+t0/2;tb=t1+t0/2;ta=t0/2;break;}case5:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60*5-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60*4)*2*pi/360)/200;t0=Ts-t1-t2;tc=t1+t2+t0/2;ta=t2+t0/2;tb=t0/2;break;}case6:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60*6-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60*5)*2*pi/360)/200;t0=Ts-t1-t2;ta=t1+t2+t0/2;tc=t1+t0/2;tb=t0/2;break;}}/******根据各管导通的时间计算调制电压******/ura=2*ta/Ts-1;urb=2*tb/Ts-1;urc=2*tc/Ts-1;n++;

};/******输出调制电压，用于和三角载波比较******/y1=ura;y2=urb;y3=urc;由仿真图可知，与理论相符合(5)、采用调整零矢量的方法实现三相SVPWM调制，其原理图同图4。当k=1,即零矢量用卩“(111),t=0,t=t，则在I、VI扇区，S=1；在II、0700070aIII扇区，S=1；在IV、V扇区，S=l。bc程序清单：#definepi3.1415staticintn=0;staticdoublet1,t2,t0,ta,tb,tc,ura,urb,urc;intflag;//判断扇区的变量doublea0=270,al,a2;//矢量的相位角doubleb=1.8;//每过Ts旋转的角度doubleTs=0.0001;//载波周期if(t>=n*Ts){a1=a0+b*n;//每过Ts角度增加ba2=al-((int)al/360)*360;//转的角度超过一圈时，减去圈数对应的角度，从而判读所在扇区/******判断所在扇区******/if(a2<60)flag=1;elseif(a2<120)flag=2;elseif(a2<180)flag=3;elseif(a2<240)flag=4;elseif(a2<300)flag=5;elseflag=6;/******根据所在扇区，计算时间******/switch(flag){case1:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin(a2*2*pi/360)/200;t0=Ts-t1-t2;ta=Ts;tb=t2+t0;tc=t0;break;}case2:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60*2-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60)*2*pi/360)/200;t0=Ts-t1-t2;tb=Ts;ta=t1+t0;tc=t0;break;}case3:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60*3-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60*2)*2*pi/360)/200;t0=Ts-t1-t2;tb=Ts;tc=t2+t0;ta=t0;break;}case4:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60*4-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60*3)*2*pi/360)/200;t0=Ts-t1-t2;tc=Ts;tb=t1+t0;ta=t0;break;}case5:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60*5-a2)*2*pi/360)/200;t2=sqrt(3)*Ts*sin((a2-60*4)*2*pi/360)/200;t0=Ts-t1-t2;tc=Ts;ta=t2+t0;tb=t0;break;}case6:{t1=sqrt(3)*Ts*sin((60*6-