空间矢量脉宽调制仿真及其谐波分析

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三相电压型SVPWM整流器仿真研究

三相电压型SVPWM整流器仿真研究一、概述随着电力电子技术的快速发展，三相电压型SVPWM（空间矢量脉宽调制）整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置，在新能源发电、电机驱动、电网治理等领域得到了广泛应用。

SVPWM技术以其独特的调制方式，能够实现输出电压波形的高精度控制，提高整流器的电能转换效率，降低谐波污染，成为现代电力电子技术的研究热点。

三相电压型SVPWM整流器的基本工作原理是通过控制整流器的开关管通断，将交流电源转换为直流电源，为负载提供稳定、可靠的直流电能。

在SVPWM调制策略下，整流器能够实现对输入电压、电流的高效控制，使电网侧的功率因数接近1，从而减小对电网的谐波污染，提高电能质量。

为了深入了解三相电压型SVPWM整流器的性能特点，本文将对其仿真研究进行深入探讨。

通过建立整流器的数学模型，利用仿真软件对其进行仿真分析，可以直观地了解整流器在不同工作条件下的运行特性，为实际工程应用提供有力支持。

仿真研究还可以为整流器的优化设计、参数选择等提供理论依据，推动三相电压型SVPWM整流器技术的进一步发展。

三相电压型SVPWM整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置，在现代电力电子技术中具有重要的应用价值。

通过仿真研究，可以深入了解其性能特点，为实际应用提供有力支持，推动相关技术的不断发展。

1. 研究背景：介绍三相电压型SVPWM整流器的研究背景及其在电力电子领域的应用价值。

能源转换效率的提升：在当前的能源结构中，电力是最主要的能源形式之一。

电力在传输和分配过程中往往存在损耗和污染。

三相电压型SVPWM整流器作为一种能够实现AC（交流）到DC（直流）高效转换的装置，能够显著提高能源转换效率，降低能源浪费，从而满足日益增长的能源需求。

电网稳定性的改善：随着可再生能源的快速发展，电网的稳定性问题日益突出。

三相电压型SVPWM整流器具有快速响应和精准控制的特点，能够有效地改善电网的电能质量，提高电网的稳定性。

PWM整流器的SVPWM统一快速算法和谐波分析法

徽电机MICROMOTORS Voe.54.No.1 Jan.2021第54卷第1期2021年1月PWM整流器的SVPWM快速算法和谐波分析法林蕾，莫岳平，黄畅畅(扬州大学电气与能源动力工程学院，江苏扬州225127)摘要：传统两电平空间矢量脉宽调制(Spacc Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)算法的流程复杂，计算量比较大。

本文从三相桥臂与调制电空比之间的关系，分离出中间变量以及自由变量，将调制算法为满足约束条件的自由变量的，并证方法与传统SVPWM算法等效。

提出的算法不标变扇区判断，算法流程化程，计算量大量％基础上，推导了计算调制线电压的失真(THD)的解析表达，解析表分量的计算仅与占空比有关，并得到了THD与SVPWM的调制方，即与自由变量的结论%经过理论计算和实验比对，验证本文新的两电平SVPWM简化算法与电分析法的正确性%关键词：SVPWM；两电平变；电分析；统一算法；失中图分类号：TM46文献标志码：A文章编号：1001-6848(2021)01-0093-08A Unified Fast Algorithm and Analytical Voltage Harmonic Analysisfor Two-Level SPVWM RechterLINLeo，MOYuepong，HUANGChangchang(College of Electrical，Energy ann Powes Engineering of Yangzhou University，Yangzhou Jiangss225127，China)Abstract:The traditional algorithm far2--evel spxco vector pulse width modulation(SVPWM)is complicated with larae computation.In this paper，from the relationship between modulation voltage and duty ratio of three-p hase bridge am，the inteaiediata variabla s and free variabla were separated，and the modulation algorithm was tansfoamd into the selection of tea variabm satisfying the constraint conditions.It was proved thatthepaopoMed a ego aothm waMequ oea eent to the t aad ot oona eSVPWM aegoaothm.ThepaopoMed aegoaothmdoeM not need coordinate transfaiation and sector judgment，reduces a lot of computation and is much ecsier to implement.Based on the simplified algorithm，the analytical expression far calculating the total hamonic distortion(THD)and haaionic s pectam of the modulation line voltage were derived.The calculation of haamonoccomponFntson thFanaeytocaeFxpa s oon wasoneyaFeatd tothFdutycyce，and waspaoeFd that THD was independent of the modulation mode of SVPWM ar independent of the selection of free variabms. Theough thecompaeoson between expeeomentaeand theoeetocaecaecueatoon，theaccueacyoUthepeoposed two-eeeeeSVPWM unooed aegoeothm and eoetagehaemonocanaeysosmethod waseeeooed.Key words:SVPWM；2--evel converter;voltage haaionic analysis;unified algorithm；total haaionic dis-toetoon(THD)o引言空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)是一种正弦脉宽调制，它是针对PWM技术的改良，能充分衰减电机的的损耗以及逆变器输出的电分，减弱内：动转矩，其控制难度较低，加快了与数字化技术结合，电利用对，传SP-WM%传的两电平SVPWM计算算法包括坐标变换、扇判断及计算矢量动作时间等多个步骤，流程相当繁琐并且同时大量运算，许多文献重注了SVPWM的数学本质及其算法化简过程%收稿日期：202005—21,日期：2020—0820作者简介：林蕾(1996)，女，硕士研究生，研究方向为能源优化配置与应用-94-微电机54卷文献［1］提出以三扇区矢量空间为基础的新型快速SVPWM计算算法，它的优是省标变换的步骤％文献［2］出了基于120。

基于PSPICE的SVPWM仿真研究

Investigation of Space Vector PWM based on
PSPICE
作者：刘娜张旭辉
作者机构：河南城建学院,河南平顶山467036
出版物刊名：河南城建学院学报
页码： 67-70页
年卷期： 2010年第6期
主题词：空间矢量脉冲宽度调制行为模型仿真谐波分析
摘要：介绍了空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）的基本原理及实现方法,应用PSPICE仿真软件中的行为仿真方法（ABM）对SVPWM进行了仿真研究,并对交流输出电流仿真波形进行谐波分析,得到了SVPWM谐波分布的主要特点及影响其谐波分布的几个主要因素,为有效消除SVPWM谐波污染提供了理论基础和指导,最后通过实验验证了这种调制方式的有效性。

基于空间矢量调制的多相永磁同步电机谐波平面控制

ＭｕｌｔｉｐｈａｓｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＨａｒｍｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢａｓｅｄｏｎＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＸＵＥＳｈａｏ— ｓｈｅｎ，ＸＵＨａｉ－ｐｉｎｇ，ＦＡＮＧＣｈｅｎｇ，Ⅳ，Ｗｅｉ — ｋｕｎ一，ＸＵＥＳｈａｎ
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｈａｒｍｏｎｉｃｐｌａｎｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｔｈａｔａｐｐｒｏｐｉｒａｔｅｆｏｒｔｈｅｍｕｈｉｐｈａｓｅｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓｗａｓｐｒｅｓ — ｅｎｔｅｄ．Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙａｄｄｅｄｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｏｏｐｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｙｇａｎｄｔｉｒｅｄｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔｂｙｌｉｍｉｔｅｄｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｈａｍｏｒｎｉｃｐｌａｎｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｗｅｒｅｇｉｖｅｎ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｐｌａｎｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｐｌａｎｅｖｅｃｔｏｒＣＯＩｌ — ｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｎＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋｗｅｒｅｂｕｉｌｔ，ａｎｄｓｏｍｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｗｅｒｅｄｒａｗｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｈａｒ — ｍｏｎｉｃｐｌａｎｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｆａｖｏｒａｂｌｅａｎｄｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｃｕｒｅｎｔｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙ，ａｓｔｈｅ３ｒｄｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｔｏ１２．

单相和三相逆变器SPWM调制技术的仿真与分析

目录1.引言 .......................................................................................... - 2 -2.PWM控制的基本原理........................................................... - 2 -3.PWM逆变电路及其控制方法............................................... - 3 -4.电路仿真及分析 ...................................................................... - 4 -4.1双极性SPWM波形的产生 . (4)4.2三相SPWM波形的产生 (6)4.3双极性SPWM控制方式单相桥式逆变电路仿真及分析-7-5.双极性SPWM控制方式的单相桥式逆变电路和三相逆变电路比较分析 .................................................................................. - 12 -6.结论 ........................................................................................ - 13 -7.参考文献 ................................................................................ - 13 -1. 引言PWM 技术的的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM 技术。

它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。

PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。

异步电机三角形接法时空间矢量脉宽调制技术分析

图１是典型的三相电压型桥式逆变电路。图中Ｖ～Ｖ是６个全控型开关器件，同一桥臂的开关器件呈相反的开关状态。设上桥臂导通为１，下桥臂导通为０，则逆变器的工作状态共有８种，
例如，在异步电机矢量控制系统中，根据需要计算
０引言
在高性能全数字控制的交流伺服驱动系统中，通常采用数字脉宽调制（ｕｓｄｈＭｄｌ— ＰｌＷｉｔｏｕａｅｔｎＰｉ，ＷＭ）法来代替传统的模拟Ｐｏ方ＷＭ。近年来出现的空问矢量脉宽调制（ｐｃｅｔｕｓＳａｅＶｃｏＰｌｒｅＷｉｔＭｏｕａｉ，ＶＷＭ）术与传统的正弦脉ｄｈｄｌｔｎＳＰｏ技
Ｔｅｒｓｌｈｗｅｈｔｔｅｅａｅｓｍｅｄｆｒｎｅｅｗｅａｄ △ ｈｅｕｔｓｏｄｔａｈｒｒｏｉｅｅｃｓｂｔｅｎＹｎｓｆ
ａｏｔｔｅｓａｅｖｃｏＷＭｎｔｅａｙ — ｂｕｈｐｃｅｔｒＰｏｈｓｎ
出所需电压的Ｏ、ｔＪ量后，用ＳＰＢ分再ＶＷＭ技术确定需要施加的基本电压空间矢量，而确定逆变从器的开关状态。但是，ＶＷＭ技术是对电机的ＳＰ
相电压进行调制的。分析表明，异步电机采用在
宽调制（ｉ— ｖｕｓｄｈＭｏｕａｏ，ＰＳＷａｅＰｌＷｉｄｌｉｎＳＷＭ）ｎｅｔｔ

空间矢量调制的基本原理与MATLAB仿真应用

科技风2021年6月DO/10.19392/ka1671-7341.202117046空间矢量调制的基本原理与MATLAB仿真应用刘雪琴王思琦王佳浩叶鸿凯余启灿武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430080摘要：空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)在电力电子变换控制与电机传动控制中有着广泛的应用。

本文分析了SVPWM技术的基本原理以及其在Matlab/Simulink中模型的实现方法，并研究了SVPWM技术在永磁同步电机矢量控制中的应用"通过在Matlab中进行仿真,验证了所搭建SVPWM模型的准确性,并验证了该方法在电机应用中的实用性。

关键词：SVPWM；扇区；数学模型；仿真The basic principle of space vectorpulse width modulationand MATLAB simulation applicationLiu Xueqio Wang Siqi Wang Jiahao Yc Hongkai Yu QicanCollege of Information Science and Engineering,Wuhan University of Science and Technology HubeiWuhan430080 Abstract:Space vector pulse width modulation(SVPWM)has a wide application in power electronic conversion control and motor transmission control.This papeo analyzes the basic principle of SVPWM technology and the method of modeling in Matlab/ZSanulink,and also studies the application of SVPWM technology in vector control of permanent may n et synchronous motor.Through simulation in Matlab,the accuracy of the model is verified,and the practicabilitu of the method in the application of motor is obtained.KeyworPs:SVPWM；sector；mathematical model；simulation1绪论空间电压矢量PWM(SVPWM)技术将逆变器和交流电机作为一个整体考虑,能有效地减小逆变器电压谐波损耗，同时能显著提升直流电压的利用率，且易于实现实时控制，因此比传统的正弦波PWM(SPWM)技术应用更为广泛，是电力电子变换控制与电机传动控制中重要的PWM调制方式%1N&#本文详细分析了SVPWM技术的基本原理和实现方法，并介绍了其在Matlab中结合三相交流永磁同步电机控制的应用仿真，通过仿真结果验证了该技术实现的可行性和正确性。

SVPWM控制算法MATLAB仿真

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，使得数字化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PWM法相比，不但具有直流利用率高(比传统的SPWM 法提高了约15%)，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。

最后介绍了SVPWM的基本原理及其传统的实现算法,并通过SVPWM的算法构建了Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。

关键字：空间矢量脉宽调制；仿真；建模；算法；Matlab/SimulinkAbstractTogether with the continual development of all-controlled fast semiconductor self-turn-off devices and intelligent high speed micro-control chip, the digitized PWM is becoming the trend of PWM control technique development .However, the traditional SPWM method is more suitable for analog circuits, and the traditional SPWM can not adapt to the development trend of the digitization of the modem power and electric.Space-vector pulse width modulation (SVPWM)is a kind of superiorized PWM control technique: achieving the effective utilization of the DC supply voltage(compared with the traditional SPWM, reduced by 15.47%), having little harmonic output and the easy control method, furthermore easy to realize the digitization.The article presents the developing condition of PWM and SVPWM firstly.The theory of SVPWM is discussed in detail.Finally, the basic principle of SVPWM and the traditional algorithm are introduced, and constructing Matlab/Simulink simulation model by SVPWM algorithm .In the end, the simulation on results verifies the correctness and feasibility of the algorithm.Keywords：svpwm；simulation；modeling；algorithm；Matlab/Simulink目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章概述 (4)1.1 MA TLAB 动态仿真工具SIMULINK 简介 (4)1.2 SVPWM 的控制算法 (5)1.3 参考电压矢量ref U 所处扇区N 的判断 (7)第二章 SVPWM 控制算法分析 (10)2.1 常规SVPWM 模式下，计算Y X T T , (10)2.2计算A ，B ，C 三相相应的开关时间321,,cm cm cm T T T (12)第三章 SVPWM 的SIMULINK 实现 (13)3.1SVPWM 控制算法原理图 (13)第四章 SVPWM 的SIMULINK 仿真结果 (18)4.1 波形图 (18)总结 (20)参考文献 (21)第一章概述1.1 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。

SVPWM 控制算法的MATLAB仿真

SVPWM 控制算法的MATLAB仿真摘要空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)比普通的SPWM调制谐波分量小，容易数字化实现。

在交流传动领域得到了广泛的应用，并逐渐应用到大容量高电压领域。

本文介绍了SVPWM的基本原理及其实现算法。

并对SVPWM算法构建了Matlab／Simulink仿真模型，仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。

关键词：空间矢量脉宽调制，仿真，建模，算法The MATLAB simulation of SVPWM control algorithmABSTRACTThe space voltage vector PWM (SVPWM) technology can realize digitization more easily than normal SPWM．So it is used widely，and extends to high-voltage and large-capacity fields gradual-Iv．This paper introduces the basic principle of pulse width modulation based on voltage space vectors andrealization algorithm．Moreover，the algorithm is simulated in MATLAB／SIMULlNK and provides the results of simulation．KEY WORDS：SVPWM，simulation，modeling，algorithm目录前言................................................................................................................................第一章电压空间矢量控制原理..........................................................................第二章SVPWM的算法..............................................................................................2.1 判断矢量Vref所处扇区....................................................................2. 2 计算X、Y、Z和Tx、Ty...................................................................2. 3 计算矢量切换点Tcml、Tcm2、Tcm3.............................................第三章SVPWM的MATLAB仿真............................................................................第四章SIMULINK 仿真结果................................................................................结束语...........................................................................................................................参考文献......................................................................................................................致谢................................................................................................................................前言2O世纪7O年代德国学者Blaschke等人提出了矢量变换控制的思想。

空间矢量脉宽调制技术的仿真研究

维普资讯
２６
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广州大学学报（自然科学版）
第６卷
（．．）０１０
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Ｖ（，ｏｏ０ｈＯ，【：１．
２ＳＰＶＷＭ的Ｓｍｌｋ实现ｉｕｎｉ
Ｓｍｕｉｋ是Ｍａｌｉｌｎｔｂ中一个用来对动态系统进ａ
行建模、真和分析的软件包，提供一种图形化仿它
的交互环境，多情况下不需编程ｊＶＷＭ同很．ＳＰ样可以利用工具包中提供的模块实现，在许多这
中图分类号：Ｍ３１２Ｔ０．文献标识码：Ａ
０引言
近年来，间矢量脉宽调制（ＶＷＭ）术在空ＳＰ技交流传动系统中得到了广泛应用，与正弦波脉它宽调制（ＰＳＷＭ）区别是：ＳＰ的在ＶＷＭ中，三相电
谐波含量．计算有效矢量的作用时间ｔ和ｔ，确。再定每个采样周期中零矢量的作用时间ｔ。和ｔ，且ｔ等于ｔ０７．
ＳＦｕｃｉｎ－ｎｔｏ
ｕｉｋ环境下用Ｓ函数实现电压型空间矢量ＰｌｎＷＭ逆变器的方法，细描述了仿真模型的设计过程和编程要点，详
给出了仿真结果，并与正弦波脉宽调制（ＰＳＷＭ）进行了简要的比较．为基于ＳＰＶＷＭ的电力电子变流器的研究打下了基础，并且对电力电子技术的教学也起到辅助作用．关键词：空间矢量；ｉｕｉｋＳ函数；真Ｓｍｌ；ｎ仿

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当幅度调制比 ma 降低的时候 ,输出电压和电流总谐变率就会相应的增加 (图 5(B) - 7(B) ) ;
当频率调制比 mf 增加的时候 , 输出电压和电流总谐变率就会相应的降低 (由图 7(C) - 9(C) ) 。
4 结论
根据空间矢量调制的三相逆变器的仿真模型及其仿真结果 ,可以得到如下几点结论 :
输出电压的谐波成分主要集中在频率 mf F1 处 , 这是 SVPWM 调制的内在特征 ;
频率调制比 mf 对合成电压矢量的分布模式有着很重要的影响 , 为了获得对称的输出 , mf 应当被选择为 6 的整数倍 ;
输出电压中含有偶次谐波 ; 增加幅度调制比 ma 和频率调制比 mf 可以降低输出电压总谐变率。
窦汝振 (1976 - ) ,男 ,工学博士 ,研究方向为电动汽车及其驱动技术。
刘均 (1977 - ) ,男 ,工学硕士 ,研究方向为异步电机控制、计算机测控系统。
收稿日期 : 2004 - 02 - 27
(上接第 13 页)
根据该结论可知 , 通过调节参数幅度调制比 ma 和频率调制比 mf , 就可以达到有效的减小和抑制 SVPWM 中产生的谐波 ,为更有效地抑制 SVPWM 中产生的谐波、扩大 SVPWM 的应用提供了理论基础。
间电压矢量合成原理及
空间矢量分布图 , 可以
推得各个扇区内的开关
序列表 ,如表 1 所示。
3 空间矢量调制 (SVPWM) 的仿真
基于上述 SVPWM 的作用原理 , 为了验证该方法的实用性和分析其谐波问题 , 利用 SIMUL IN K 仿真工具对此方法进行了仿真研究。
仿真参数设置如下:
简单起见 ,设置 Ton = Toff = 0。图 4 和图 5 分别给出了在相同工况下 ,按照本文方法进行补偿前后电机稳态运行时的仿真结果。
其中 : n = 300 rpm , Te = 16 Nm。可以看出 ,进行补偿后有效改善了死区效应引起的电流畸变 , 消除了谐波 , 同时提升了电流输出能力。
个载波周期 Ts 内的作用时间 , 依上式就可求出个
开关模式在一个载波周期内的作用时间 :
T1 = TS ma sin ( - θ+ π/ 3)
( 4)
T2 = TS ma sinθ
( 5)
ma = 3 Vref / Vd
( 6)
式中 , ma 表示幅度调制比 ,θ表示合成空间电压矢
量与参考矢量之间的夹角。
(华中科技大学电气与电子工程学院 , 湖北武汉 430074)
摘要 : 在深入分析空间矢量脉宽调制机理的基础上 , 通过 SIMULINK给出了其仿真波形 , 重点对 SVPWM的仿
真结果进行了谐波分析 , 得到了 SVPWM谐波分布的主要特点及影响其谐波分布的几个主要因素 , 为更有效
消除 SVPWM谐波污染提供了理论基础和指导。
参考文献 : [ 1] Habctler TG. A space vector-based rectifier regulator for ac/ dc
/ ac converters[J ]. IEEE Trans. Power Elec ,1993 ,8(1) :33 - 36.
[ 2]Bowes S R ,Lai Y S. The relationship between space-vector modulation and regular-sampled PWM[J ] . IEEE Trans. on Industrial Electronics ,1997 ,44(5) :670 - 679 .
·年第 1 期
例如 , 当空间矢量落入扇形区域 I 时 , 如图 3 所示 ,依矢量合成原理可得到 :
T1 V1 + T2 V2 + T0 V0 = TS Vref
( 2)
T1 + T2 + T0 = TS
( 3)
式中 : T1 , T2 和 T0 分别为矢量V1、V2 和零矢量在一
( 100) , V2( 110) , V3( 010) , V4( 011) , V5( 001) , V6( 101) ,
V7(111) 。由变换式 (1) 可得 , 这 8 种开关模式在复
平面上分别产生 8 种电压矢量 , 其中V1～V6 6 个开关模式产生输出电压 , 而V0、V7 2 个开关模式不产生输出电压 ,称为零矢量。这 8 个电压矢量将复平面分为 6 个区域 , 如图 2 所示 , 按照平行四边形法则 ,利用这 8 个空间矢量可以合成在六变形区域内的任何输出电压矢量。
of Dead- Time Effects in PWM Inverters. IEEE Trans. on IE , 1991 ,38(2) . [ 2]David Leggate ,Russel J . Kerkman. Pulse-Based Dead- Time Compensator for PWM Voltage Inverters. IEEE Trans. on IE ,1997 , 44(2) . [ 3] Takashi Sukegawa , Kenzo Kamiyama , Katsuhiro Mizuno , Takayuki Matsui , Toshiaki Okuyama , Fully Digital. Vector-Controlled PWM VSI-Fed ac Drives with an Inverter Dead- Time Compensation Strategy. IEEE Trans. on IA ,1991 ,27(3) . 作者简介 :
ulation waveforms are illustrated by the use of Simulink. The foundational features of the harmonic distributions of SVPWM
and the dominant factors affecting the distributions are obtained through the analysis on the harmonics of the waveforms ,
本文首先阐述了空间矢量调制 ( SVPWM) 的基本原理 , 然后给出了仿真波形 , 针对空间矢量调制中出现的谐波问题 ,文章进行了较为详细的分析和论述 , 得到了影响 SVPWM 谐波分布的几个主要因素 ,从而为其在实际应用中消除谐波污染提供了可靠的理论依据。
2 电压空间矢量脉宽调制 (SVPWM) 原理
关键词 : 空间矢量脉宽调制 ; 谐波 ; 仿真
中图分类号 : TM921. 52
文献标识码 : A
Simulation and harmonic analysis of SVPWM
KANG Xian-wei , YU Ke-xun , LIU Zhi-hua
( Huazhong University of Science and Technology , Wuhan 430074 , China) Abstract : Based on the analysis of the characteristics of space vector pulse width modulation( SVPWM) , a series of sim2
(下转第 22 页)
·22 ·
电气传动自动化
2005 年第 1 期
4 仿真结果与分析
基于本文给出的补偿方法 ,对一台异步电机驱动系统进行了仿真研究 ,图 3 为其矢量控制系统结构图。
主要参数为 : 直流母线电压 Vd = 300 V , Td = 3. 6μs。电机
PN = 20 kW , IN = 86 A , TN = 53. 6 Nm , nN = 3600 rpm , 逆变器开关频率 10 K。
压波形的不对称。抽样点的不同主要是来源于计算机在数字化处理时产生的误差。为了使得输出波形对称 , 可以采用变步长 SVM 算法。
谐波主要集中分布在频率 mf F1 附近 , 这是空间矢量调制谐波分布共同的特点 (图 5(B ,C) - 图 9(B ,C) ) ;
由于感性负载的抑制作用 , 输出电流总谐变率远远低于输出电压总谐变率 ( 图 5(C) - 图 9 ( C) ) ;
ma 表示幅度调制比 ; mf 表示频率调制比。
2005 年第 1 期
康现伟 ,于克训 ,刘志华空间矢量脉宽调制仿真及其谐波分析
·13 ·
3 仿真结果分析
频率调制比 mf 影响合成电压矢量的分布模式。当开关频率为 900 Hz 时 , 频率调制比 mf = 900/ 60 = 15 , 此时偶数扇区与奇数扇区宽度不同 (图 5 (A) - 7 (A) ) , 这表明了合成电压矢量在偶数扇区和奇数扇区内的抽样点的分布是不均匀的 ,因此 ,电压波形会失去对称性。而当 mf = 900/ 30 = 30 和 mf F1 = 900/ 10 = 90 的时候 , 抽样点平均分布在 6 个扇区内 (图 7 (A) - 9 (A) ) 。根据详细的分析可得到如下规律 : 当频率调制比 mf 为 6的整数倍时 , 合成电压矢量在各个扇区内抽样点相同 , 而当其不为 6 的整数倍时 , 合成电压矢量在各个扇区内的抽样点则会出现差异 , 造成输出电
表 1 开关序列表
扇区
S1
S2
S3
1
P1
P2
P3
2
P2
P1
P3
3
P3
P1
P2
4
P3
P2
P1
5
P2
P3