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两电平SVPWM 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１１－６班 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MATLAB 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180o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。 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 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态的组合为6个有效的空间矢量V4(100) 、V6(110) 、V2(010) 、V3(011) 、V1(001) 、V5(101) 况下能调控三相逆变器输出的基波电压和 消除低次谐波， 可用矢量V所在扇区边界的两个相邻特定矢量Vx和Vy及零矢量Vz合成一个等效的电压矢量V，调控V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Vx存在Tx 时间、Vy存在Ty V 将Vx T T T 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α轴和β轴的分量uα、uβ 来计算电压矢量所在的扇区（我们把圆周分成6个扇区，扇区序号用 N表示）。若uα＞0，则 A=1，否则 A=0；若3uα-u -3uα-uβ-＞0，则C=1，否则C=0 2.2 求出边界矢量作用时间Tx， X=3 定义Y=1 Z= 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Tx，Ty，按表1取值。采用多路开关可构成模型图。当T Tx1= 2.3 求出3 个矢量切换点Tcm1、Tcm2、Tcm3 定义 T T T 计算Ta、Tb、Tc 的模型图如图4 所示。 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。 2.4 PWM波形的产生和逆变器实现 SVPWM是用一定频率（1/Ts）和幅值（Ts/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 3 SVPWM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50Hz 相差120o的正弦波，经三相/ 二相坐标变换得到二维静止坐标系α 轴和β 轴的分量uα、uβ，Udc=600V。经过10s仿真，分别得到如图7- 图8 所示的Ua 参考文献 [1]　陈伯时，陈敏逊．交流调速系统[M]．1998(4)． [2]　周渊深．电力电子技术与MATLAB仿真[M].北京：中国电力出版社，2004． [3]　陈坚．电力电子学[M]．北京：高等教育出版社，2002