(正在看)基于空间矢量控制的三相VSR仿真与设计

目录1 引言 (1)1.1 课题的背景与意义 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 课题意义 (1)1.2 永磁电机发展概况 (1)2 机电能量转换和拉格朗日方程 (2)2.1 机电能量转换 (2)2.2 三相同步电机电磁转矩 (7)2.3 拉格朗日方程 (9)3 三相永磁同步电机的数学模型 (11)3.1 三相PMSM的基本数学模型 (11)3.2 三相PMSM的坐标变换 (13)3.2.1 Clark变换 (13)3.2.2 Park变换 (14)3.3 同步旋转坐标系下PMSM的数学模型 (14)4 三相永磁同步电机的矢量控制 (16)4.1 转速环PI调节器的参数整定 (16)4.2 电流环PI调节器的参数整定 (17)4.3 三相PMSM矢量控制系统的仿真 (19)4.3.1 仿真建模 (19)4.3.2 仿真结果分析 (22)总结 (23)参考文献 (23)三相永磁同步电机矢量控制建模与仿真摘要：永磁同步电机具有体积小、效率和功率因数高等优点，因此越来越多的应用在各种功率等级的场合。

永磁同步电机的控制是永磁同步电机应用的关键技术，永磁同步电机的结构特点使得采用矢量控制系统有很大的优势。

本文首先分析了永磁同步电机矢量控制的发展概况，然后从机电能量转换的角度出发，解释三相永磁同步电机的机电能量转换原理，推导拉格朗日运动方程。

此外，列写出永磁同步电机在三相静止坐标系和dq坐标系下的数学模型。

基于Simulink建立了转速电流双闭环矢量控制系统的仿真模型，通过对仿真结果分析，验证了永磁同步电机矢量控制系统性能的优越性。

关键词：永磁同步电机，矢量控制，Simulink1 引言1.1 课题的背景与意义1.1.1 课题背景交流电机的控制性能在磁场定向矢量控制技术提出后才有了质的飞跃。

磁场定向矢量控制技术采用的是励磁电流和转矩电流的解稱控制，兼顾磁场和转矩的控制，克服了交流电机自身耦合的缺点。

三电平SVPWM算法研究及仿真三电平SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种常见的电力电子转换技术，用于控制三相逆变器或变频器输出的电压波形。

本文将着重研究三电平SVPWM算法，并进行仿真评估。

首先，我们来介绍三电平SVPWM算法的原理。

它基于矢量控制（Vector Control）理论，通过在三相逆变器的输出电压空间矢量图上选择合适的电压矢量，以实现所需的输出电压。

1.获取输入信号：通过采样电网电压和电网电流，获取输入信号的相位和幅值。

2.电网电压矢量合成：将电网电压坐标变换到α-β坐标系，然后将三相电压矢量转换为α-β坐标系下的矢量。

3. 电机电流转换：通过坐标变换将α-β坐标系下的矢量转换为dq 坐标系下的矢量，其中d轴是电机电流的直流分量，q轴是电机电流的交流分量。

4. 电机电流控制：通过PI控制器对dq坐标系下的电机电流进行控制，以实现所需的电机电流。

5.电网电压生成：通过逆变器控制器生成电网输出电压的矢量。

6.SVM模块选择：根据电网电压矢量在α-β坐标系下的位置，选择合适的SVM模块进行控制。

7.输出PWM波形：根据选择的SVM模块，将PWM波形通过逆变器输出到电网上。

接下来，我们将进行三电平SVPWM的仿真评估。

仿真环境可以使用Matlab/Simulink或者PSCAD等软件。

首先，我们需要建立三电平逆变器的模型，包括电网电压、逆变器、电机等组成部分。

然后，编写三电平SVPWM算法的仿真程序。

在仿真程序中，通过输入电网电压和电机负载等参数，我们可以模拟电网电压和电机电流的变化情况。

然后，根据三电平SVPWM算法，计算逆变器输出的PWM波形，并将其作为输入给逆变器，从而实现对电网电压和电机电流的控制。

最后，通过仿真结果分析三电平SVPWM算法的性能，包括输出波形的失真程度、功率因数、谐波含量等。

并与传统的两电平SVPWM算法进行对比，评估其性能优势。

23三相电压型SVPWM 整流器的SIMULINK建模与仿真毛文喜罗隆福（湖南大学电气与信息工程学院，长沙 410082）摘要：在建立了三相PWM 整流器数学模型的基础上，将双闭环工程设计方法结合矢量控制策略应用于PWM 整流器。

通过MATLAB 的SIMULINK 工具箱得到系统仿真结果，验证了该模型和控制方法的可行性。

关键词：PWM 数学模型空间矢量 SIMULINK中图分类号： TM 461.5 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2007）01-0023-04The Modeling and Simulation of Three-phase Voltage SVPWM RectifierMao Wenxi, Luo Longfu(College of Electrical and Information Engineering Hunan University, Changsha 410082, ChinaAbstract: Based on the mathematical model of PWM rectifier，the dual-close-loop engineering design with vector control is applied in the 3-phase PWM rectifier. The validity of the mathematical model and its control method are confirmed by both MATLAB／SIMULINK simulation and experiment. Key words: PWM ；mathematical model；space vector；SIMULINK1 引言在电能变换中，电压型PWM 整流器(简称“VSR”功率因数可调、输入电流波形为正弦波、可实现能量的双向流动，真正实现了“绿色电能变换”。

基于静止坐标系的三相VSR自抗扰控制研究
肖寰煜;汪小娜;孙盼;周跃辉
【期刊名称】《计算机仿真》
【年(卷),期】2022(39)8
【摘要】为提高三相电压型PWM整流器(VSR)的抗干扰能力,同时克服其在两相同步旋转(dq)坐标系下存在的结构复杂并具有耦合项等问题,提出了基于静止坐标系(αβ)下的三相电压型PWM整流器的自抗扰控制方案,解决了三相电压型PWM 整流器在突加突卸负载时波动过大的问题。

最后在Matlab的Simulink环境下搭建了系统仿真模型,得到了系统在突加突卸负载情况下的波形和相关的动态指标,同时与PI控制器控制下的系统动态指标进行对比分析,对所采用控制方案的有效性得到了验证。

【总页数】6页(P92-97)
【作者】肖寰煜;汪小娜;孙盼;周跃辉
【作者单位】海军工程大学电气工程学院;93534部队
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.非正交坐标系下模糊 PI三相 VSR 控制系统研究
2.基于两相静止坐标系三相电压型PWH整流器控制策略的研究
3.基于两相静止坐标系下的三相光伏并网控制研究
4.基于静止坐标系的三相VSR前馈控制仿真研究
5.基于萤火虫优化算法的不平衡网压下VSR自抗扰控制
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213/2008收稿日期：2008-03-11作者简介：江平(1983-),男,硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动；宋平岗（1965-），男，教授，研究方向为电力电子与再生能源。

基于空间电压矢量控制的三电平逆变器江平，宋平岗，黄华（华东交通大学电气与电子工程学院, 江西南昌330013)摘 要：目前采用三电平逆变器是实现大容量、中高压电机调速系统的主要方式之一。

介绍了二极管中点箝位型三电平逆变器主电路的结构和空间电压矢量控制的原理。

对三电平逆变器进行了仿真,并给出了仿真结果。

关键词：三电平; 逆变器; 空间电压矢量控制中图分类号：TM464 文献标识码：A文章编号：1671-8410(2008)03-0021-04Three-level Inverter Based on SVPWMJIANG Ping ，SONG Ping-gang ，HUANG Hua(East China Jiaotong University, Nanchang, Jiangxi 330013, China)Abstract: Adopting three-level converter is one of the main methods for realizing speed modulation of large capacity and high voltage motor system.This paper introduces the block diagram of NPC three-level inverters and the principle of space voltage vector control.Simulation on three-level inverter is carriedout and the simulation result is given.Key words: three-level; inverter; space voltage vector control0引言较之传统的二电平逆变器[1]，在目前大容量、中高压电机调速系统中，更好的是采用三电平逆变器，其主要优点是，能很好地解决电力电子开关器件耐压不够高的问题、d v /d t 比较低，可以输出更接近正弦波的三电平阶梯波等。

4三相VSR 的空间矢量控制4.1三相VSR 空间矢量PWM 控制的基本原理20世纪70～80年代期间，为了对交流电机负载进行控制，德国的Felix Blaschke 等人提出了矢量变换控制的方法，将三相交流电机系统通过矢量变换，转换至两相坐标系中进行控制,从而在不高的开关频率（1～3kHz ）条件下,提高了电压型逆变器的电压利用率和电动机的动态性能。

空间矢量PWM （SVPWM ）控制策略是依据变流器空间电压矢量的切换来控制变流器的一种新颖的控制策略。

如果抛开磁场定向控制中所包含的关于电机的物理概念，那么这种控制方式实际上是一种将三相系统的电压统一考虑，并转换至两相系统中进行研究的方法。

其实现方式和电机模型没有本质上的联系，因此将其移植到三相非电机负载可逆整流器的控制中，控制效果不会受到影响。

SVPWM 控制方式，实质上是一种不同于规则采样方式的脉宽调制波产生方式，其最大特点体现在对三相系统的统一表达和控制，以及对幅值和相位的同时控制。

PWM 整流器控制的关键就是确定六个开关管的开通状态和时间，其状态必须满足在同一时间只有三个开关管处于导通状态，另三个开关管处于判断状态；同一桥臂上下两个管子处于互补状态，避免上下桥臂直通。

空间矢量算法就是根据整流器交流侧所需的V 确定开关管的工作状态。

4．2三相VSR 空间电压矢量分布三相VSR 空间电压矢量描述了三相VSR 交流侧相电压(0a v 、0b v 、0c v )在复平面上的空间分布，易得：1()3ao a a b c dc v s s s s v ⎡⎤=-++⎢⎥⎣⎦(4-1)1()3bo b a b c dc v s s s s v ⎡⎤=-++⎢⎥⎣⎦(4-2)1()3co c a b c dc v s s s s v ⎡⎤=-++⎢⎥⎣⎦(4-3)将823=种开关函数组合代入上面的式子即得到相应的三相VSR 交流侧电压值，如 下表所示：表4-1 不同开关组合时的电压值Sa Sb Sc ao vbo vco v0 0 0 0 0 00 0 1 /3dc v -/3dc v - 2/3dc v0 1 0 /3dc v -2/3dc v /3dc v -0 1 1 2/3dc v - /3dc v/3dc v1 0 0 2/3dc v /3dc v - /3dc v - 1 0 1 /3dc v 2/3dc v - /3dc v1 1 0 /3dc v /3dc v 2/3dc v - 111分析上表可以得到，三相VSR 不同开关组合时的交流侧电压可以用一个模为2vdc/3的空间电压矢量在复平面上表示出来：(1)/30,7230V V j k k dc v eπ-⎧=⎪⎨⎪=⎩（6,...,1=k ） （4-4） 由于三相VSR 开关的有限组合，因而其空间电压矢量只有328=条，如图（4-1）所示，其中0V (0, 0, 0)、7V (1, 1, 1)由于模为零而称为“零矢量”。

所谓三相VSR 一般数学模型就是根据三相VSR 拓扑结构，在三相静止坐标（a ，b ，c ）中，利用电路定律（基尔霍夫定律KCL 和KVL ）对VSR 建立的一般数学描述。

三相VSR 拓扑结构如图1-1所示u au cu b L LR R RCR L u La bci dci LNOS aS bS cS cS bS ai a i b i c图1-1 三相VSR 拓扑结构为建立三相VSR 的一般数学模型通常假设：①电源为三相对称正弦电压②滤波电感是线性，且不考虑饱和③开关管为理想开关，无导通关断延时，无损耗④为描述VSR 双能量向传输三相VSR 直流侧负载由电阻⑤采用基尔霍夫电压定律建立三相无源逆变 A 相回路方程NO a aNO AN dc A AO u Ri dtdi Lu u u S u ++=+== （1-2） 同理，可得A 相、C 相方程如下NO b bNO BN dc B BO u Ri dt di L u u u S u ++=+== （1-3） NO c c NOCN dc C CO u Ri dtdiL u u u S u ++=+== （1-4）又 0c b =++i i i a（1-5）联立式（1-2）~（1-5）得∑==CB A k kdc NO Su u ,,3（1-6）)3(3,,∑=-=-=C B A k k A dcNO AO AO S S u u u u （1-7） )3(3,,∑=-=-=CB A k k B dcNO BO BO S S u u u u （1-8）)3(3,,∑=-=-=CB A k kC dcNO CO CO S S u u u u （1-9）。

三相VSR主电路参数设计与仿真
吴智轩
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2018(037)004
【摘要】近年来电力电子变流技术得到迅猛发展,使整流器对电网造成了严重的“污染”,严重地影响了电能质量.通过建立三相VSR的数学模型,重点分析了交流侧电感和直流侧电容对主电路的重要作用.根据VSR的实际运行状况在理论上给出了新的设计方法,为验证设计的合理性,在Matlab/Simulink下建立仿真模型.通过仿真,得出以下结论:系统的动态响应速度明显提高,交流侧的电流跟踪电压波形接近于正弦波,系统功率因数接近于1,对VSR的参数设计有重要的理论指导意义.【总页数】5页(P141-145)
【作者】吴智轩
【作者单位】辽宁工程技术大学电气与控制工程学院,辽宁葫芦岛125105
【正文语种】中文
【中图分类】TM461
【相关文献】
1.三相 PWM 整流器主电路参数确定方法 [J], 裴素萍;吴必瑞
2.高性能三相背靠背变换器主电路参数设计 [J], 邹高域;赵争鸣;袁立强;尹璐
3.三相高功率因数可逆变流器的主电路参数设计 [J], 刘芳;罗浩
4.临界模式APFC主电路参数设计与仿真 [J], 吴军峰;郭颖娜;程为彬
5.三相三线制并联型APF主电路参数设计与仿真 [J], 褚志祥;林永;张明昭;周东东;张恒
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基于三相变流器的动态模型及空间矢量调制开题报告1. 研究背景随着电力电子技术的发展和应用的广泛，三相变流器被应用于多种领域，如交流传动系统、电力转换、市电组合等。

然而，在应用中，三相变流器还面临着一些问题，如电压谐波、电流谐波、实时控制等。

因此，研究三相变流器的动态模型及空间矢量调制技术，对于优化三相变流器的性能，提高其稳定性和可靠性具有重要的意义。

2. 研究目标本文的研究目标是建立三相变流器的动态模型，并探究空间矢量调制技术在三相变流器控制中的应用。

具体研究内容包括：1）建立三相变流器的动态模型，利用MATLAB仿真出三相变流器的输出波形，并进行分析与验证。

2）研究空间矢量调制技术的原理和实现方法，探究其在三相变流器控制中的应用。

3）使用空间矢量调制技术控制三相变流器，仿真分析控制效果，并与传统控制方法进行比较。

3. 研究方法本文采用文献资料法、实验分析法和计算仿真法进行研究。

具体研究方法包括：1）收集三相变流器相关文献资料，了解三相变流器的基本原理和结构，建立三相变流器的动态模型。

2）使用MATLAB建立三相变流器的动态仿真模型，并利用仿真结果进行分析和验证。

3）研究空间矢量调制技术的原理和实现方法，利用MATLAB进行仿真实验，探究其在三相变流器控制中的应用。

4）设计并进行实验验证，使用空间矢量调制技术控制三相变流器，仿真分析控制效果，并与传统控制方法进行比较。

4. 预期结果本文预期结果包括：1）建立三相变流器的动态模型，用MATLAB仿真出三相变流器的输出波形。

2）探究空间矢量调制技术的原理和实现方法，研究其在三相变流器控制中的应用。

3）使用空间矢量调制技术控制三相变流器，仿真分析控制效果，并与传统控制方法进行比较。

4）通过实验验证，证明空间矢量调制技术可以有效优化三相变流器的性能和稳定性。

5. 论文结构本文的结构安排如下：第一章：绪论。

介绍三相变流器的研究背景、研究目标和方法，以及预期结果。

第28卷 第2期2006年4月三峡大学学报(自然科学版)J of China T hree Go rg es U niv.(N atural Sciences)V ol 128N o.2Apr 12006收稿日期:2005-12-07作者简介:黄 凯(1980-),男,硕士研究生,主要研究方向为电力传动与控制.空间矢量PWM 控制的三相逆变器的仿真模型黄 凯 王 斌(三峡大学电气信息学院,湖北宜昌 443002)摘要:基于空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM )的基本原理,在M atlab/Simulink 环境下构建了3种SVPWM 方法的仿真模型,通过与正弦脉冲宽度调制(SPWM )的比较表明基于SVPWM 的三相逆变器具有较高的直流电压利用率,较少的输出线电压谐波和相电流谐波.该仿真模型建模方法简单,调用方便,适合于变频变压电源的仿真分析,为交流励磁发电系统的进一步研究和设计打下了基础.关键词:空间矢量; 脉冲宽度调制; 仿真模型; M atlab/Simulink 中图分类号:TM 301.2 文献标识码:A 文章编号:1672-948X(2006)02-0112-04Simulation Model of Space -vector PWM Controlled Three -phase InverterH uang Kai Wang Bin(College o f Electrical Engineering &Infor mation Science,China T hree Gorg es U niv.,Yichang 443002,China)Abstract T his paper builds sim ulation model o f three types of SVPWM metho ds based o n the basic principles of the space -vector pulse w idth mo dulation (SVPWM )under M atlab/Sim ulink;and through com paring w ith sine pulse width modulation (SPWM ),it is indicated that the SV PWM contro lled three -phase inverter has hig her utilizatio n efficiency o f DC vo ltag e,low er o utput line voltage harm onics and phase current har monics.The modeling method of the simulation m odel is simple,and the process of tr ansfer is convenient.The mo del is suitable fo r simulation analysis of variable frequency -variable voltage electr ical source;and it offers the gro unds for the further research and design o f the AC ex citatio n generating system.Keywords space vector; pulse w idth mo dulation; simulatio n model; M atlab/Simulink 空间矢量PWM (SVPWM)控制策略是依据变流器空间电压(电流)矢量切换来控制变流器.空间矢量PWM 控制策略早期由日本学者在20世纪80年代初针对交流电动机变频驱动而提出的,其主要思路在于抛弃原有的正弦波脉宽调制(SPWM ),而是采用逆变器空间电压矢量的切换以获得准圆形旋转磁场,从而在不高的开关频率条件下,使交流电动机获得较SPWM 控制更好的性能,主要表现在:SVPWM 提高了电压型逆变器的电压利用率和电动机的动态响应性能,同时还减小了电动机的转矩脉动等[1].Sim ulink 是为Matlab 开发的一种优秀的控制系统仿真工具软件,它具有模块化、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,其良好的人机界面和周到的帮助功能使得它广为科技界和工程界的研究人员所应用[2].将基于空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM )的基本原理,在Matlab/Sim ulink 环境下搭建3种SVP -WM 方法的仿真模型,最后通过与正弦脉冲宽度调制(SPWM )的比较以显示SVPWM 方法的优越性.1 SVPWM 的基本原理如图1,在一个调制周期T s_i 中,若设V *所在三角形区域的两相邻空间电压矢量V k 、V k +1施加时间分别为T k 、T k +1(k 是扇区的区号,k =1~6),零矢量(V 0、V 7)的总施加时间为T 0,则T k +T k +1+T0=T s_i .图1 空间电压矢量分区及合成对于零矢量的选择,主要考虑选择V 0或V 7使开关状态变化尽可能少,以降低开关损耗.任意一次电压矢量的变化只能有一个桥臂开关动作,以避免线电压半周期内产生的反极性电压脉冲和反向转矩造成转矩脉动和电磁噪声[3].对于扇区I,令V *与V k 间的夹角为H ,由正弦定律得:|V *T s_i |sin2P /3=|V k T k |sin(P /3-H )=|V k+1T k+1|sin H (1)将式(1)化简,并考虑到|V k |=|V k +1|=2V dc /3,m a =3|V *|/V dc (/m a 为SVPWM 幅度调制系数),则:T k =m a T s_i sin(P /3-H )T k+1=m a T s_i sin H T 0、7=T s_i -T k -T k+1(2)如果参考电压矢量进入其它扇区,仍然能用公式(2)计算矢量作用时间,但此时的辐角应该更新如下:H update =H -(k -1)P /3(3)1.1 SV PW M 方法1)))双三角形合成SVPW M 方法对于扇区I,双三角形合成SV PWM 方法考虑零矢量(V 0、V 7)分布的对称性,即在V *中心点施加矢量V 7,且作用时间为T 0/2;而在V *两端施加矢量V 0,且作用时间各为T 0/4.双三角形合成SVPWM 方法的脉冲波形如图2.图2 SV PW M 方法1的脉冲波形从该图分析得出:T a =T 0/4T b =T 0/4+T k /2T c =T 0/4+T k /2+T k+1/2在图2~4中,3种SVPWM 方法的脉冲P 1,P 2和P 3分别送往上桥臂开关S 1、S 3、S 5.1.2 SVPW M 方法2对于扇区I,SVPWM 方法2的零矢量V 0被均匀地分布在参考电压矢量V *的起点和终点,先走矢量V 1,然后再走矢量V 2[4].SVPWM 方法2的脉冲波形如图3.图3 SV P WM 方法2的脉冲波形从该图分析得出:T a =T 0/2,T b =T 0/2+T k .1.3 SVPW M 方法3对于扇区I,SVPWM 方法3的零矢量V 0被均匀地分布在参考电压矢量V *的起点和终点,非零矢量V 2穿过V *中点,V 1被平均分配在V 2的两侧.SVPWM 方法3的脉冲波形如图4.图4 SV P WM 方法3的脉冲波形从该图分析得出:T a =T 0/2,T b =T 0/2+T k .2 Matlab/Simulink 建模3种SVPWM 方法的主要部分是计算每个开关周期中各个合成矢量的作用时间和产生基于上述作用时间的SVPWM 脉冲.仿真模型主图5中,脉冲发生模块-Gate sig -nals .包含-Dw elling time and sector #.和-Gating113第28卷 第2期 黄 凯等 空间矢量PW M 控制的三相逆变器的仿真模型pattern .2个子系统模块:子系统模块-Dw elling tim e and secto r#.负责计算参考电压矢量所在扇区的区号和各个合成矢量的作用时间;子系统模块-Gating pattern .利用子系统模块-Dw elling time and sector #.的计算结果来产生逆变器的脉冲宽度调制信号.图5 基于SV PW M 的三相逆变器仿真模型这2个子系统模块之间的数据交换是通过缓冲器-data store m em ory .完成的.参考电压矢量是以步进的方式旋转的,每一次步进表示经过一次开关周期,即等效为一次采样.一个触发系统被用来计算各个合成矢量在每一个开关周期的作用时间,在每一个开关周期内,各个合成矢量的作用时间保持不变直到参考电压矢量旋转到下一个位置[5].为了产生SVP -WM 脉冲,把触发系统写入的扇区区号和各个合成矢量作用时间从-data store memor y .读出,通过SVP -WM 脉冲发生模块产生SVPWM 脉冲波形.如图6所示,虚线框内结构体现3种SVPWM 方法的主要区别(该虚线框内是双三角形合成SVPWM 方法的主要结构).图6 SV PWM 方法1脉冲发生模块在M atlab/Simulink 软件环境下,其他2种SVPWM 方法的核心结构如图7~8.图7 SV PW M 方法2核心结构图8 SV PW M 方法3核心结构3 仿真实验结果及分析仿真实验主要参数设置:T s_i =1/5400s,F 1=50H z,V L =220V.其中,T s_i 为开关周期;F 1为逆变器输出线电压和相电流的基波频率;V L 为线电压有效值.与上述参数设置相应的3种SV PWM 方法与SPWM 方法的线电压和相电流的频谱如图9~12,定义相电流i A 的波幅值为i A1,控制逆变器的输出电压为u A B .图9 SV PWM 方法1中u AB 和i A 的频谱114三峡大学学报(自然科学版) 2006年4月图10 SV PWM 方法2中u AB 和i A的频谱图11 SV PWM 方法3中u AB 和i A的频谱图12 SPWM 方法中u AB 和i A 的频谱从仿真结果中看出:(1)对于SVPWM 方法,通过合理地选择、安排开关状态的转换顺序和通、断持续时间,可以减少逆变器状态转换时开关管状态转换的次数,降低开关损耗,从而提高直流电压利用率.(2)由于双三角形空间矢量合成PWM 方法脉冲的对称性,从而有效地降低了谐波分量,使得逆变器输出线电压和相电流的总谐波系数T H D 最少.(3)PWM 谐波有一个共同点:谐波主要分布于开关频率及其整数倍附近.所以PWM 开关频率越高,则逆变器输出的线电压、相电流波形越接近正弦波,但同时开关损耗也相应增加.对3种SVPWM 方法与SPWM 方法进行仿真后的比较结果如表1.表1 3种SVPWM 方法与SPWM 方法的比较结果方法直流电压利用率/%总谐波系数T H D/%线电压 相电流SV PW M 方法190.0546.720.81SV PW M 方法289.9955.55 1.44SV PW M 方法390.0251.560.94SPW M 方法78.0058.261.004 结 语在M atlab/Simulink 环境下易于建立SV PWM 方法的仿真模型.基于SVPWM 方法的三相逆变器仿真模型具有较高的直流电压利用率,较少的输出电压谐波.该仿真模型建模方法简单,调用方便,很适合变频变压电源的仿真分析,为交流励磁发电系统的进一步研究和设计打下了基础.参考文献:[1] 张崇巍,张 兴.P WM 整流器及其控制[M ].北京:机械工业出版社,2003.[2] 王沫然.Simulink4建模及动态仿真[M ].北京:电子工业出版社,2002.[3] 郭贵莲,崔志强,盛光中.空间矢量PWM 算法及波形分析[J].三峡大学学报:自然科学版,2003,25(1):74-76.[4] 张纯江,张金泉,孙孝峰.空间矢量PWM 波形的谐波仿真研究[J].燕山大学学报,2000,24(2):141-144.[5] 程善美,姜向龙,孙文焕,等.空间矢量P WM 逆变器的仿真[J].微电机,2002,35(4):30-33.[责任编辑 周丽丽]115第28卷 第2期 黄 凯等 空间矢量PW M 控制的三相逆变器的仿真模型。

在现代工业中，很多场合需要进行电能变换，例如把交流电能变为直流电能、直流电能变为交流电能。

交流电能变为直流电能由整流器实现，直流电能变为交流电能由逆变器实现。

随着整流器的广泛应用，关于传统整流器的一些问题也日益突出：输入功率因数较低，输入电流含有大量谐波。

近年来三相PWM整流器迅速成为了研究热点，因为它不仅获得了可控的AC/DC变换性能，而且具有输入单位功率因数和低谐波电流，能量双向传输等优点。

本文详细分析了三相电压型PWM整流器的原理、拓扑结构以及在abc、 和dq坐标系下的数学模型。

在此基础上重点阐述了PWM整流器在同步旋转dq坐标系下基于电压定向的空间矢量控制策略。

最后运用Matlab/Simulink构建了三相VSR 的仿真平台，并对PWM整流器控制策略进行了仿真。

仿真结果证明了控制策略的正确性。

关键词：电压型PWM整流器；空间矢量；Matlab/Simulink仿真In modern industry,we need for power conversion on many occasions,for example,the exchange of AC power into DC power and DC power into AC power. AC power can be transferred into DC power by using the rectifier and DC power can be tansferred into AC power by using the inverter.Since the rectifiers are extensively used,several problems with regard to traditional rectifiers have arisen in recent years,such as a low input power factor,and the harmonics in the input currents. Therefore,three-phase pulse-width modulated rectifiers have rapidly attracted the research interest over the past few years due to some of their significant advantages,such as controllable of ac-dc voltage,unity power factor,low harmonic distortion of input currents,power regeneration capability,etc.In this paper,a detail analysis of the three-phase V oltage Source PWM rectifier principle,as well as the topology and the mathematical models under the abc、 and dq frame reference are introduced. The voltage oriented space vector control strategies and the virtual flux oriented space vector control strategies under the rotational dq frame reference are expounded in this paper.A three-phase VSR simulation platform is built with Simulink software,and the two types of PWM rectifier control strategies are simulated and so the relevant comparison. The simulation results prove the correctness of the control strategy.Key words: VSR; space vector; Matlab/Simulink simulation目录摘要 (Ⅰ)Abstact (Ⅱ)1绪论 (1)1.1 课题研究的背景与意义 (1)1.2PWM整流器的研究现状与趋势 (2)1.3本文研究的主要内容 (5)2电压型PWM整流器 (7)2.1PWM整流器的原理 (7)2.2三相PWM整流器的拓扑结构 (12)2.3三相PWM整流器的数学模型 (13)3三相VSR的控制策略研究 (18)3.1空间矢量控制方式(SVPWM) (18)3.2基于电压定向的空间矢量控制 (23)4系统的仿真 (27)4.1仿真平台的建立 (27)4.2参数设置及仿真结果 (32)总结 (36)参考文献 (37)附录 (39)致谢 (40)1绪论1.1 课题研究的背景与意义随着工业技术的飞速发展，人们对所使用的电能的质量要求越来越高；在能源日益危机的今天，以高效节能、优质合理使用电能为特点的电力电子装置得到了前所未有的发展。