SVPWM 仿真实现及结果分析

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。

Simulink 是MTALAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。

在实际设计之前利用Simulink 进行仿真不仅可以降低设计成本，还能及时发现设计中存在的问题，加以改正。

本文给出了基于Simulink 的SVPWM控制策略仿真的全过程和结果。

1SVPWM 的原理介绍SVPWM ，即空间电压矢量控制法，它的主要思想［1］是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM 波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。

传统的SPWM 方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而空间电压矢量控制法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

相比于传统的SPWM 法，SVPWM 有如下特点［2］：1）在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。

2）利用电压空间矢量直接生成三相PWM 波，计算简单。

3）逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM 逆变器输出电压高15％SVPWM 控制的实现［3］通常有以下几步：（1）坐标的变换三相逆变系统有三组桥臂，设a 、b 、c 分别表示三组桥臂的开关状态，上桥臂导通下桥臂关断时其值为1，反之则为0。

那么可以得到三相逆变器输出的相电压和线电压之间的关系如下：V a V b V c 22222222＝V dc 2－1－1－12－1－1－1222a b 22c（1）其中，V dc 为逆变桥直流电压，令U＝[a，b ，c]表示一个矢量，当a 、b 、c 分别取1或者0的时候，该矢量就有8中工作状态，分别为[0，0，0]，[0，0，1]，[0，1，0]，[0，1，1]，[1，0，0]，[1，0，1]，[1，1，0]，[1，1，1]，如果我们用U 0和U 7表示零矢量，就可以得到6个扇区，三相控制可以用一个角速度为W＝2πF 的空间矢量电压U 表示，当U 遍历圆轨迹时，形成三相瞬时输出电压，理论证明，当U 落入某一扇区后，用该扇区两边界矢量和零矢量去合成U 可以得到最佳合成效果。

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 º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、 、 、 、 、 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，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，即将 、º、 代入上式，得º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º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。

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乞11-6班摘要：介绍了电压空间欠虽脉宽调制(SVPWM) 的基本原理，i羊细闸述了在仿貞软件MATLAB / SIMUL1NK坏境卜实现SVPWM的方法，鼓后给出了仿直实验结果。

关键词：电压空间矢试脉宽调制MATLAB仿克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，町使输出端得到三相交流电压。

本结构中使用180"导通型逆变器，同一桥臂上卞两管之间互相换流，在某-•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, 必须釆取“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卜两管同时导通造成克流电源短路。

SVPWM技术源于对交流电动机定子磁链实施跟踪控制的思想，利用逆变器输出的齐慕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壑的磁链轨迹。

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人小的组合。

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％(100)、％(110)、冬(010)、鸟(011)、%(001)、力(101)和2个零矢量％(000)、吟(111)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，Rl I SVPWM矢戢、瞒区及波形町用矢量卩所在扇区边界的两个相邻特定矢量氏和％及零欠量E合成一个等效的电压矢最代调控卩的大小和相位。

则在时间很短的一个开关周期Ts中，矢最存在时间就由组成这个区域的两个相邻的非冬矢量氏存在匚时间、冷存在7；,时间以及零矢量岭存在心时间来等效，即V X T X + V y T y + KT0= VT S=卩⑦ +3, +") 将E =扌％、Vy = ^Vbe>60\ V z = 0代入上式，得^ = V3^-siii(60 -0)l y V D£ =逅鱼LsinOTs V Dv,(oil)V2(0lO t V5(! 10)v((ooi)v,aoD*= 1-扬晋8S（30 -&）每一个实际上相当于SVPWM电压波形中的个脉冲波，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人小的同时减少输出电压中的谐波。

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。

基于SVPWM三相并网逆变器仿真报告目录1. SVPWM逆变器简介 (1)2. SVPWM逆变器基本原理 (2)2.1. SVPWM调制技术原理 (2)2.2. SVPWM算法实现 (5)3. SVPWM逆变器开环模型 (11)3.1. SVPWM逆变器开环模型建立 (11)3.2. SVPWM逆变器开环模型仿真分析 (14)4. SVPWM逆变器闭环模型 (16)4.1. SVPWM逆变器闭环模型建立 (16)4.2. SVPWM逆变器闭环模型仿真分析 (17)1.SVPWM逆变器简介三电平及多电平空间矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)法是建立在空间矢量合成概念上的PWM方法。

它以三相正弦交流参考电压用一个旋转的电压矢量来代替，通过这个矢量所在位置附近三个相邻变换器的开关状态矢量，利用伏秒平衡原理对其拟和形成PWM波形。

空间矢量调制方法在大范围调制比内有很好的性能，具有很小的输出谐波含量和较高的电压利用率。

而且这种方法对各种目标的控制相对容易实现。

SVPWM技术源于三相电机调速控制系统。

随着数字化控制手段的发展，在UPS/EPS、变频器等各类三相PWM逆变电源中得到了广泛的应用。

与其他传统PWM技术相比，SVPWM技术有着母线电压利用率高、易于数字化实现、算法灵活便于实现各种优化PWM技术等众多优点。

2. SVPWM 逆变器基本原理2.1. SVPWM 调制技术原理SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。

在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。

两个矢量的作用时间可以一次施加，也可以在一个采样周期内分多次施加，这样通过控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，就可以使逆变器输出近似正弦波电压。

江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院电子信息学院专业电气工程及其自动化学生姓名雍康震班级学号指导教师二零零九年六月电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）仿真实现The Simulation Of V oltage space vector pulse width modulation江苏科技大学毕业论文（设计）任务书学院：张家港校区专业：(张家港)电气工程及其自动化学号：0545503234 姓名：雍康震指导教师：袁文华职称：助教2009年 3 月 4 日注：1、如页面不够可加附页2、以上一～五项由指导教师填写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 录第一章 绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2脉宽调制技术（PWM ）技术发展现状 (1)1.2.1脉宽调制技术的应用 (3)1.3电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术发展概况 (4)1.4 本课题研究内容 (6)1.5本章小结 (6)第二章 SVPWM 技术的控制原理 (7)2.1空间电压矢量的定义 (7)2.2三相逆变器的基本电压矢量 (8)2.3 电压空间矢量的线性组合与SVPWM 控制 (9)2.4本章小结 (11)第三章 SVPWM 控制算法分析及仿真 (12)3.1 MATLAB 动态仿真工具SIMULINK 简介 (12)3.2 SVPWM 的控制算法 (13)3.2.1 参考电压矢量ref U 所处扇区N 的判断 (15)3.2.2 计算相邻两电压空间矢量的作用时间Y X T T , (17)3.2.3 计算A ，B ，C 三相相应的开关时间321,,cm cm cm T T T (20)3.3 SVPWM 的SIMULINK 实现 (20)3.4本章小结 (24)第四章 SVPWM 仿真结果及分析 (25)4.1仿真结果及其波形分析 (25)4.2本章小结 (28)展望与结论 (29)展望 (29)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第一章 绪论1.1 课题的研究背景 传统的正弦脉宽调制(SPWM)技术是从电源的角度出发的，其着眼点是如何生成一个可以调频调压的三相对称正弦波电源。

第12卷 第2期2008年3月电 机 与 控 制 学 报ELE CTR IC M ACH I NE S AND CONTRO LVo l 12N o 2M ar .2008异步电机S VP WM 矢量控制仿真分析张春喜, 廖文建, 王佳子(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,哈尔滨150040)摘 要:为了给实际电机控制系统提供必要的设计参数,依据异步电机矢量控制理论及空间电压矢量脉宽调制原理,在M atlab /Si m u li n k 下建立了基于空间电压矢量脉宽调制的异步矢量控制仿真模型,并针对仿真中的关键问题及系统的仿真结果进行了分析。

仿真结果表明,采用该控制系统电流、转矩波动小,转速响应迅速,系统的各项指标都满足电机实际运行特性要求。

关键词:空间电压矢量脉宽调制;矢量控制;仿真;异步电机中图分类号:TM 464文献标识码:A文章编号:1007-449X (2008)02-0160-04Si m ul ation analysis i n SVP WM vector control foras ynchronous motorZ HANG Chun -x,i LIAO W en -jian , WANG Jia -zi(Co ll ege of E l ectrical and E lectron ic Eng i neer i ng ,H a rbin U n i versity of Sc i ence and T echno logy ,H arb i n 150040)Abst ract :To prov ide the necessary design para m e ters for t h e actua lm otor contro l syste m ,the si m ulation m o led of vecto r contr o l syste m based on space vector pu lse w idth m odu lation (SVP WM )fo rA sychronousM otor is estab lished inMATLAB /Si m u li n k ,acco r d i n g to t h e princ i p le o fSVP WM and the theory of vector contro l syste m.The key prob le m s and resu lts of the si m ulation w ere analyzed i n detai.l The resu lts sho w that t h is syste m has s m a ller fluct u ations of current and torque ,qu icker response speed ,and all of the in -d icato rs accord w it h the perfor m ance of t h e actualm otor .K ey w ords :space vector pulse w i d th m odu lation ;vector con tro;l si m u lation ;asynchronous m oto r收稿日期:2007-09-12作者简介:张春喜(1964-),男,博士,教授,主要研究方向电机驱动控制、开关电源;廖文建(1983-),男,硕士研究生,主要研究方向交流调速;王佳子(1983-),女,硕士研究生,主要研究方向交流调速。

异步电机SVPWM矢量控制仿真分析一、本文概述Overview of this article随着电力电子技术和控制理论的发展，异步电机（也称为感应电机）的矢量控制已成为实现高性能电机驱动的重要手段。

空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术，作为一种先进的调制策略，在电机驱动系统中得到了广泛应用。

本文旨在探讨异步电机基于SVPWM的矢量控制方法，并通过仿真分析验证其控制效果。

With the development of power electronics technology and control theory, vector control of asynchronous motors (also known as induction motors) has become an important means to achieve high-performance motor drive. Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) technology, as an advanced modulation strategy, has been widely used in motor drive systems. This article aims to explore the vector control method of asynchronous motors based on SVPWM, and verify its control effect through simulation analysis.文章首先介绍了异步电机矢量控制的基本原理，包括坐标变换、磁场定向控制等关键技术。

然后，详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法，包括空间矢量的合成、占空比的计算以及调制波形的生成等。

接下来，通过仿真模型的建立，对异步电机SVPWM矢量控制系统进行了仿真分析，包括启动过程、稳态运行、动态响应等多个方面。

svpwm的MATLAB仿真实现步骤1：打开matlab主界面,然后在command window界面中的“>>”旁边输入simulink，打开simulink开发环境后新建一个mdl文件，在simulink下拉菜单中的ports&subsystems中找到subsystem模块，用其建立一个如图1的总的模块，这个模块有两个输入口，一个输出口(实际上包含六路PWM信号）,接来的东西都将在这个模块中添加,输入输出模块的名称可以在双击模块后自己更改，其中Vahar，Vbetar是需要输出的电压在两相静止坐标系下的两个分量,输出是控制逆变器六个IGBT的pwm脉冲信号。

图1也许有人会问,输入参数不是还包括直流电压和功率开关频率吗？别急，下面接着让您看到上述模块的内部情况步骤2：根据图2，添加subsystem的内核模块，里面用到的模块有以下几种：in,out，mux，demux，repeating sequence，rational operator,logical operator和里面的主角S-Function builder模块。

图2可以看到输入有四个参数Vapha,Vbeta，Tz，Vdc，输出为六路PWM信号，这个仿真模块没考虑死区的问题;取Tz为1/（1e+4）这就是说开个频率是10kHz,Vdc为500，这两个参数要根据实际情况自己设置，这里是我任意设的,repeating sequence的设置如图3所示，这样设的目的是想产生一个周期为Tz,峰值为Tz/2的等腰直角三角形调制波，接下来设置两个比较模块和取反模块，比较模块是大于等于关系,各模块的其他参数，我没说的就当默认设置，细心的读者会在图4中的第一幅图中看到仿真时间设为Ts，这是我设的系统仿真步长，这里就用默认值—1，此外比较模块和取反模块的信号属性signal atrributes均应设为Boolean格式。

图3图4步骤3：设置s—builder模块，这个设置也很简单，但是看起来有点多，图2中的svpwm模块就是用simulink中的s—function builder建立的，只是名字改成svpwm罢了，有图2可以看出svpwm产生的三个时间比较值与repeating sequence产生的等腰三角波进行比较，从而产生想要的六路PWM波，svpwm的核心算法是使用C语言编写的，下面详细介绍该模块的设置，s—fanction builder的界面如下图：图5在s-function name 中输入svpwm，如果你把我下面说的设置完后，再按一下s-function name 旁边的build,接着就会在matlab的显示路径文件夹中(如“我的文档/matlab”)产生几个格式各异的以svpwm开头的文件,如svpwm。

两电平SVPWM仿真报告————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1 SVPWM 的基本原理分析SVPWM 控制的基本思想是将电机与逆变器看作一个整体，通过控制逆变器开关的导通和关断状态的顺序来控制三相异步电机运行状态，使其在内部产生一个恒定幅值、逼近圆形的旋转磁场。

当三相异步电机的定子端输入一个三相对称的电压时，会产生一个三相对称的电流，并且在电机内部产生一个旋转磁场。

根据三相异步电机的物理特性得出：iR dtd u +=ψ(1)式中 u —电机定子端电压；ψ—电机内部磁链； i —电机的定子电流； R —电机的定子电阻。

在三相电源的电压频率较高时，磁链的变化率很快，故上式近似为：dtd u ψ≈(2)对等式左右同时两边积分得到：⎰=udt ψ (3) 若考虑一段很小的时间t ∆内的变化，上式可以改写为：t u ∆+=0ψψ (4) 其中ψ是电机内部磁链的初始值，u 为电压空间矢量。

通过上式可以看出一个空间电压矢量表示了电机内部磁链的增量。

下图是两电平牵引逆变器的主电路图：MT1T3T5T4T6T2UdUd图1 两电平牵引逆变器主电路图从图中可以看出其拓扑结构是由六个开关管T1，T2，T3，T4，T5，T6构成的三相全桥。

由两电平电压型逆变器的控制方法可知，位于同一桥臂上的开关函数为互补关系，在这里定义开关量S A S B S C 为各桥臂开关的通断状态。

当S i =1时，上桥臂导通，下桥臂关断；当S i =0时，下桥臂导通，上桥臂关断，其中i=A 、B 、C ，依次代表从左到右三个桥臂。

这样，由S A S B S C 可组成000、001、010、011、100、101、110、111这8种开关模式。

在不同的开关模式下，逆变器会根据指令脉冲产生不同的输出电压。

因为电机定子绕组在空间上是三相对称的，由空间电压矢量的定义可知，三相逆变器所输出的相电压有八个基本空间电压矢量，它们分别定义为0U 、1U 、2U 、3U 、4U 、5U 、6U 、7U ，其中0U 和7U 为空间电压零矢量，即开关模式位于000和111状态，逆变器输出相的电压为0。

附 SVPWM 的仿真实现1 SVPWM 的基本原理SPWM 常用于变频调速控制系统，经典的SPWM 控制主要目的是使变频器的输出电压尽量接近正弦波，并未关注输出的电流波形.而矢量控制的最终目的是得到圆形的旋转磁场，这样就要求变频器输出的电流波形接近正弦波。

锁定得到圆形的旋转磁场这一目标，SVPWM 控制技术利用逆变器各桥臂开关控制信号的不同组合，使逆变器的输出电压空间矢量的运行轨迹尽可能接近圆形。

SVPWM 是从电动机的角度出发，着眼于使电机获得幅值恒定的圆形磁场.图1所示为PWM 逆变器的拓扑结构以及等效开关模型。

AS B S CS 4622d U 2d U 0'135A B C逆变器拓扑结构 等效开关模型图1 PWM 逆变器电路电压源型逆变器常采用180ο导通型。

用A B C S S S 、、分别标记三个桥臂的状态，规定当上桥臂器件导通时桥臂状态为1，下桥臂导通时桥臂状态为0，当3个桥臂的功率开关管变化时，就会得到328=种开关模式，每种开关模式对应一个电压矢量，矢量的幅值为23d U ；有两种开关模式对应的电压矢量幅值为零，称为零矢量。

例如：在某一时刻,设V1，V2，V3管处于开通状态，即10a b c s s ,s ===，设为三相对称负载，各开关管的开通电阻均相等，则逆变器的等效电路为：图2 10a b c s s ,s ===时逆变器的等效电路图这样,很容易就能得到该瞬时时刻的相电压:112333AN d BN d CN d v U ,v U ,v U ===- (1）将其在静止坐标系中表示出来，如图3所示：图3 10a b c s s ,s ===电压矢量图其中，U 是合成的电压矢量，在两相静止坐标系（,αβ坐标系）下，利用相电压合成电压矢量U 的表达式：U 2433j j AN BN CN k(v v e v e )ππ=++ （2）其中，k 为三相静止坐标系向两相静止坐标系转换的变换系数，变换分为基于等功率的坐标变换和基于等量的坐标变换，这里选择等量的坐标变换，则23k =，式（2）即为：U(3)将式(1)的具体数值代入上式，则有：U 1323j d U e π= (4）这样就得到了10a b c s s ,s ===开关状态下的电压矢量，按照同样的方法分析另外7种开关状态,可以分别得到每种开关状态所对应的电压矢量，总结为表1所示。

第３３卷第１０期２０１７年１０月电力科学与工程ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ ３３，Ｎｏ １０Ｏｃｔ．，２０１７ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ＩＳＳＮ １６７２－０７９２ ２０１７ １０ ０１２基于ＭＡＴＬＡＢ的ＳＶＰＷＭ算法的仿真与分析刘㊀建，张正坤，王俊鹏（山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛２６６５９０）摘要：三电平ＳＶＰＷＭ控制方法把逆变器和电机作为一个整体，得到的模型简单，电压利用率高，转矩脉动小㊂首先针对三电平ＳＶＰＷＭ算法中参考电压矢量Ｕｒｅｆ模值的大小与调制比大小，讨论该矢量所在小扇区的具体位置，进而判断逆变器工作状态，最后，通过搭建ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真模型验证其正确性，为今后的高性能变频调速系统的研究作了铺垫及参考㊂关键词：三电平；ＳＶＰＷＭ；扇区位置；逆变器中图分类号：ＴＭ３４３㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀文章编号：１６７２－０７９２（２０１７）１０－００６８－０６ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳＶＰＷＭＡｌｇｏｒｉｔｈｍＢａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢＬＩＵＪｉａｎ，ＺＨＡＮＧＺｈｅｎｇｋｕｎ，ＷＡＮＧＪｕｎｐｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５９０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｈｒｅｅ⁃ｌｅｖｅｌＳＶＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｔａｋｅｓｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｔｈｅｍｏｔｏｒａｓａｗｈｏｌｅ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｍｏｄｅｌｉｓｒａｔｈｅｒｓｉｍｐｌｅ，ａｎｄｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｈｉｇｈ，ａｎｄｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｉｓｓｍａｌｌ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｌｏ⁃ｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｓｅｃｔｏｒｏｆｔｈｅｖｅｃｔｏｒＵｒｅｆｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖｏｌｔａｇｅｖｅｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏｉｎｔｈｅｔｈｒｅｅ⁃ｌｅｖｅｌＳＶＰＷＭａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｊｕｄｇｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎＳＩＭＵＬＩＮＫｉｓｂｕｉｌｔ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ，ｗｈｉｃｈｐａｖｅｓｔｈｅｗａｙｆｏｒｆｕ⁃ｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｖａｒｉａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌ；ＳＶＰＷＭ；ｓｅｃｔｏｒｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ收稿日期：２０１７－０７－０４㊂０㊀引言载波调制法㊁闭环调制法以及空间电压矢量调制法（ＳＶＰＷＭ）均为三电平逆变器的ＰＷＭ控制方法㊂其中，ＳＶＰＷＭ的应用较为广泛㊂该算法在三电平与两电平在很多地方有所不同，比如：判断区域上㊁处理过调制问题㊁死区补偿问题㊂三电平存在中点电位平衡问题，两电平不存在中点电位㊂因此，通过参考电压矢量Ｕｒｅｆ幅值的大小与调制比大小判断扇区，进而判断逆变器工作在两电平还是三电平，显得尤为重要㊂由于ＳＶＰＷＭ算法重要而相对复杂，因此很多学者对此展开研究㊂比如文献［１］对ＳＶＰＷＭ的脉冲生成规律作了总结，对四分之一周期偶对称㊁半波奇对称等同步调制策略也作了相应的介绍㊂文献［２］先对不同的ＳＶＰＷＭ改进算法作了对比和研究，然后提出新的算法，增强了实时性㊂文献［３］先判定矢量所属组别，通过判据直接获取三相占空比，将ＳＶＰＷＭ算法简化㊂文献［４］在６０ʎ坐标系下将三电平逆变器模型与Ｓ函数编写的算法结合仿真，验证该ＳＶＰＷＭ算法的有效性和实用性㊂文献［５］研究的是矿用变频器在６０ʎ坐标系下的ＳＶＰＷＭ算法，文中改进的算法具体为通过简单的逻辑判断得到参考矢量的具体位置，进而通过加减运算得到基本矢量的作用时间，使ＳＶＰＷＭ算㊀第１０期㊀刘㊀建，等：基于ＭＡＴＬＡＢ的ＳＶＰＷＭ算法的仿真与分析㊀法得到大幅简化㊂但是多数文献仅仅是通过各种方法对算法进行改进，并未讨论空间电压矢量所在的具体小扇区㊂本文首先对ＳＶＰＷＭ算法的扇区判断㊁作用时间以及作用顺序进行了分析，然后通过空间电压矢量幅值与调制比的大小，得出Ｕｒｅｆ所在具体扇区位置，根据逆变器相电压与线电压的输出波形分析，进而判断逆变器工作在两电平还是三电平状态，最后通过ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真对该算法进行了验证，对ＳＶＰＷＭ算法在高性能变频调速系统的研究与应用提供了参考价值［１－５］㊂１㊀三电平ＳＶＰＷＭ算法三电平ＳＶＰＷＭ算法主要包括扇区判断㊁作用时间㊁作用顺序３个方面㊂１ １㊀扇区判断扇区判断分为大扇区判断和小扇区判断，主要是推断出参考空间电压矢量Ｕｒｅｆ所处的位置，找到合成Ｕｒｅｆ的３个小矢量㊂首先根据三电平基本空间矢量图，将扇区划分为６个大扇区，在每个大扇区内，再次划分为６图１㊀扇区划分图个小扇区㊂扇区划分图如图１所示㊂分析图１可知：空间电压矢量六边形分为６个三角形，每６０ʎ划为一个大扇区，分别为Ⅰ Ⅵ㊂每个大扇区进一步又分为６个小三角形扇区，分别为１ ６㊂参考空间电压矢量Ｕｒｅｆ所在的扇区可以通过角度θ判断，即：在区间０，π３[]内，则Ｕｒｅｆ落在第Ⅰ大扇区内；在区间π３，２π３[]内，则Ｕｒｅｆ落在第Ⅱ大扇区内；其他大扇区依次类推㊂具体大扇区分配如表１所示㊂表１㊀大扇区判断条件θ范围ＩＩＩＩＩＩＩＶＶＶＩＮ０，π３[]π３，２π３[]２π３，π[]π，４π３[]４π３，５π３[]５π３，２π[]㊀㊀假设参考电压矢量Ｕｒｅｆ在第Ⅰ大扇区，下面判断小扇区㊂如图２所示㊂图２㊀小扇区划分图当Ｕｒｅｆ落在第６小扇区时，图中ＤＣ＞ＢＡ，即Ｕｒｅｆｓｉｎθ＞３４Ｕｄｃ㊂同理，当Ｕｒｅｆ落在第３小扇区时，Ｕｒｅｆｓｉｎπ３－θ()＞３４Ｕｄｃ㊂若Ｕｒｅｆｓｉｎπ３＋θ()＜３４Ｕｄｃ，Ｕｒｅｆ落在第１或者第２小扇区，当θ＜π６时，Ｕｒｅｆ在第１小扇区；当θ＞π６时，Ｕｒｅｆ落在第２小扇区㊂当θ＜π６并且Ｕｒｅｆ不在第１或第３小扇区时，该空间电压矢量一定在第４小扇区㊂同理，当θ＞π６并且Ｕｒｅｆ不在第２或第６小扇区时，该空间电压矢量一定在第５小扇区㊂其他大扇区内的小扇区判断情况类似［６］㊂９６㊀㊀电力科学与工程㊀２０１７年１ ２㊀作用时间判断出Ｕｒｅｆ所在扇区后，可以获取合成该矢量的３个小矢量㊂以第Ⅰ大扇区中第６小扇区为例，合成Ｕｒｅｆ的３个小矢量分别为Ｕ２㊁Ｕ１４㊁Ｕ７㊂利用伏秒平衡原理，可以得出每个小矢量的作用时间［７］㊂具体为：Ｕ２ˑＴ２＋Ｕ１４ˑＴ１４＋Ｕ７ˑＴ７＝ＵｒｅｆˑＴＴ２＋Ｔ１４＋Ｔ７＝Ｔ{（１）式中：Ｔ２㊁Ｔ１４㊁Ｔ３分别为Ｕ２㊁Ｕ１４㊁Ｕ７的作用时间；Ｔ为采样周期㊂参考电压矢量Ｕｒｅｆ投影到直角坐标系α－β，分别为Ｕα和Ｕβ㊂投影后的几何关系如图３所示㊂图３㊀Ｕｒｅｆ在α－β坐标系投影图由以上可求出合成Ｕｒｅｆ的３个基本矢量Ｕ２㊁Ｕ１４和Ｕ７的作用时间为：Ｔ２＝２－３３ＵｄｃＵβ－３ＵｄｃＵαæèçöø÷ＴＴ１４＝３３ＵｄｃＵα－３ＵｄｃＵβæèçöø÷ＴＴ７＝２３ＵｄｃＵβ－１æèçöø÷Ｔìîíïïïïïïïï（２）㊀㊀类似地，当Ｕｒｅｆ在其他扇区时，相应的小矢量作用时间得出具体如下：（１）在１㊁２号小扇区内：Ｕｒｅｆ由Ｕ０㊁Ｕ１和Ｕ２合成，作用时间为公式（３）所示：Ｔ０＝３Ｕｄｃ（３Ｕα－Ｕβ）ＴＴ１＝２３ＵｄｃＵβＴＴ２＝３Ｕｄｃ（１－３Ｕα－Ｕβ）Ｔìîíïïïïïïïï（３）㊀㊀（２）在３号小扇区内：Ｕｒｅｆ由Ｕ１㊁Ｕ７和Ｕ１３合成，作用时间为公式（４）所示：Ｔ１＝２－３３ＵｄｃＵα－３ＵｄｃＵβæèçöø÷ＴＴ１３＝３３ＵｄｃＵα－３ＵｄｃＵβ－１æèçöø÷ＴＴ７＝２３ＵｄｃＵβＴìîíïïïïïïïï（４）㊀㊀（３）在４㊁５号小扇区内：Ｕｒｅｆ由Ｕ１㊁Ｕ２和Ｕ７合成，作用时间为公式（５）所示：Ｔ１＝１－２３ＵｄｃＵβæèçöø÷ＴＴ２＝１－３３ＵｄｃＵα＋３ＵｄｃＵβæèçöø÷ＴＴ７＝３３ＵｄｃＵα＋３ＵｄｃＵβ－１æèçöø÷Ｔìîíïïïïïïïï（５）１ ３㊀作用顺序对于三电平来说，作用顺序不同会导致中点电位的不同，所有的开关状态在图１已经表示出来㊂其作用顺序遵循的规则大体为以下几点［８］：（１）从一种开关状态切换到另一种开关状态时，每一相桥臂的功率管只能一个导通，一个关断㊂（２）Ｕｒｅｆ从一个扇区过渡到另一个扇区时，开关动作应该最少㊂（３）开关状态的变化导致的中点电压波动应该最小㊂下面以Ｕｒｅｆ在第Ｉ大扇区第１小扇区时为例，此时有Ｕ１和Ｕ２２个小矢量可以选择㊂由于Ｕ１相对Ｕ２距离第１小扇区较近，作用时间相对较长，对中点电位的影响更大，所以在该小扇区内选择Ｕ１为起始矢量㊂类似的，当Ｕｒｅｆ在第Ｉ大扇区其他小扇区时，选取起始矢量如表２所示㊂表２㊀起始矢量选取扇区１２３４５６起始矢量Ｕ１Ｕ２Ｕ１Ｕ１Ｕ２Ｕ２㊀㊀在安排矢量作用顺序时，通常在减少开关次数的同时考虑尽量使ＰＷＭ的输出波形对称，以此达到减少谐波分量的目的㊂作用顺序有顺时针和逆时针２种选择，主要区别体现在五段式和七段０７㊀第１０期㊀刘㊀建，等：基于ＭＡＴＬＡＢ的ＳＶＰＷＭ算法的仿真与分析㊀式㊂本文运用七段式，以第Ｉ大扇区第２小扇区为例说明：选ＰＰＯ⁃ＰＯＯ（Ｔ１／２）－ＯＯＯ（Ｔ０／２）－ＯＯＮ（Ｔ２／２）－ＯＯＯ（Ｔ０／２） ＰＯＯ－（Ｔ１／２）－ＰＰＯ（Ｔ１／２）－ＰＰＯ（Ｔ２／４）的作用顺序将小矢量Ｕ１㊁Ｕ２的作用时间Ｔ１㊁Ｔ２均分后插在零矢量中间，以零矢量开始，以零矢量结束，开关损耗较小，同时可以很好地抑制由小矢量引起的中点电位变化㊂其他各扇区小矢量作用顺序类似［９－１０］㊂２㊀ＭＡＴＬＡＢ仿真实验与分析由以上可知：当Ｕｒｅｆ的幅值不同，落在扇区的位置就不同，选择合成该空间电压矢量的小矢量就不同㊂为了验证ＳＶＰＷＭ控制算法，搭建了ＭＡＴＬＡＢ仿真模型，其中控制算法编写在Ｓ⁃ｆｕｎｃ⁃ｔｉｏｎｂｕｉｌｄｅｒ模块，仿真模型如图４所示㊂图４㊀仿真总电路图㊀㊀为了简化计算方法，定义六边形大扇区边长为２３３Ｕｄｃ，调制比ｍ＝３ＵｒｅｆＵｄｃ㊂当ｍ＝１时，对应于六边形的最大内切圆，此时Ｕｒｅｆ＝Ｕｄｃ３㊂实验参数设置为：Ｕｒｅｆ旋转频率ｆｒ＝５Ｈｚ，ＰＷＭ波采样频率ｆｔ＝５ｋＨｚ，电阻Ｒ＝１０Ω，电感Ｌ＝４５ｍＨ，母线电压Ｕ＝５４０Ｖ㊂下面根据参考电压矢量不同的幅值情况进行实验㊂（１）当Ｕｒｅｆɤ３Ｕｄｃ６即ｍɤ１２时，Ａ相桥臂开关管波形如图５所示，１号和３号，２号和４号两两互补；通过异步电机输出的三相线电压，为互差１２０ʎ的对称正弦波，如图６所示㊂其他两相开关管类似㊂图７和图８分别为逆变器输出的相电压和线电压波形，可以看出相电压㊁线电压均为３个电位状态，三电平逆变器退化成两电平运行，此时Ｕｒｅｆ落在每个大扇区的第１或第２小扇区，基本电压矢量为ＰＯＯ㊁ＯＯＯ和ＯＯＮ㊂图５㊀Ａ相桥臂开关管的波形图６㊀异步电机输出三相线电压波形图图７㊀逆变器输出相电压波形图８㊀逆变器输出线电压波形（２）当３Ｕｄｃ６＜Ｕｒｅｆ＜１３Ｕｄｃ即１２＜ｍ＜３３时，逆变器输出的相电压和线电压波形如图９和图１０所示，可以看出相电压为３个电位状态，线电压为５个电位状态，逆变器工作在三电平状态㊂随着旋转角度的不同，Ｕｒｅｆ部分运行在第１㊁２小扇区内，部分运行在第４㊁５小扇区内，即一部分在空间电压矢量图的外部六边形区域，一部分在内部六边形区域，基本电压矢量为ＰＯＯ㊁ＯＯＯ和ＯＯＮ或ＰＰＯ㊁ＰＯＮ和ＰＯＯ㊂１７㊀㊀电力科学与工程㊀２０１７年图９㊀逆变器输出相电压波形图１０㊀逆变器输出线电压波形（３）当Ｕｒｅｆ＝１３Ｕｄｃ即ｍ＝３３时，逆变器输出的相电压和线电压波形如图１１和图１２所示，相电压为３个电位状态，线电压为５个电位状态，逆变器工作在三电平状态㊂Ｕｒｅｆ运行在第４或５小扇区内，基本电压矢量为ＰＰＯ㊁ＰＯＮ和ＰＯＯ㊂图１１㊀逆变器输出相电压波形图１２㊀逆变器输出线电压波形（４）当１３Ｕｄｃ＜Ｕｒｅｆ＜３３Ｕｄｃ即３３＜ｍ＜１时，逆变器输出的相电压和线电压波形如图１３和图１４所示，相电压为３个电位状态，线电压为５个电位状态，逆变器工作在三电平状态㊂Ｕｒｅｆ运行在第３㊁４㊁５或６小扇区内，基本电压矢量为ＰＯＮ㊁ＰＯＯ和ＰＮＮ或ＰＰＯ㊁ＰＯＮ和ＰＯＯ或ＰＰＮ㊁ＰＰＯ和ＰＯＮ㊂图１３㊀逆变器输出相电压波形图１４㊀逆变器输出线电压波形３㊀结论通过搭建ＳＶＰＷＭ算法的ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真模型，观察了三相开关管状态波形㊁异步电机电压波形以及逆变器输出相电压㊁线电压波形，判断出参考空间电压矢量Ｕｒｅｆɤ３６Ｕｄｃ即调制比ｍɤ１２时，逆变器工作在两电平状态；３６Ｕｄｃ＜Ｕｒｅｆ＜３３Ｕｄｃ即调制比１２＜ｍ＜１时，逆变器工作在三电平状态㊂同时对ＳＶＰＷＭ算法的正确性作了验证，为之后的高性能变频调速系统的研究作了铺垫㊂但是该仿真为开环系统，当在实际系统中还需要检测异步电机的转速和电流等参数作为系统的反馈环节，另外中点电位不平衡的存在会引起桥臂上开关管电压受压不均衡，即某个桥臂开关管瞬间电压过高，会使器件过早的老化，严重时会使开关管瞬间损坏，因此需要对中点电位采取合适措施加以控制㊂２７㊀第１０期㊀刘㊀建，等：基于ＭＡＴＬＡＢ的ＳＶＰＷＭ算法的仿真与分析㊀参考文献：［１］王堃，游小杰，王琛琛，等．低开关频率下ＳＶＰ⁃ＷＭ同步调制策略比较研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１５，３５（１６）：４１７５－４１８３．［２］何广明，何凤有，王峰，等．基于坐标分量的三电平ＳＶＰＷＭ快速算法［Ｊ］．电工技术学报，２０１３，２８（１）：２０９－２１４．［３］齐昕，王冲，周晓敏，等．一种低硬件资源消耗快速ＳＶＰＷＭ算法［Ｊ］．电机与控制学报，２０１４，１８（４）：３１－３８．［４］鲁金升，陈晓霖，王若羽，等．基于Ｓ函数的６０ʎ坐标系下三电平ＳＶＰＷＭ的研究［Ｊ］．电力科学与工程，２０１７，３３（３）：３６－４１．［５］王畅，王聪，刘建东，等．６０ʎ坐标系矿用变频器ＳＶＰＷＭ算法研究［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１２，４０（２）：９４－９７．［６］李启明．三电平ＳＶＰＷＭ算法研究及仿真［Ｄ］．合肥：合肥工业大学，２００７．［７］樊英杰，张开如，韩璐，等．基于优化ＳＶＰＷＭ三相ＶＳＲ的仿真与研究［Ｊ］．电测与仪表，２０１５，５２（１２）：４０－４５．［８］何登，李春茂，华秀洁，等．一种简化三电平ＳＶＰ⁃ＷＭ方法研究［Ｊ］．电力电子技术，２０１４，４８（５）：７４－７６．［９］陈晓鸥，许春雨，王枫明．６０ʎ坐标系下三电平逆变器ＳＶＰＷＭ控制策略研究［Ｊ］．电工电能新技术，２０１７，３６（２）：４３－４９．［１０］牟文静，卢晓，鲁金升，等．６０ʎ坐标系下三电平逆变器ＳＶＰＷＭ的关键问题［Ｊ］．电力科学与工程，２０１６，３２（７）：１－６．㊀㊀作者简介：刘建（１９９０－），男，硕士研究生，研究方向为电力传动及其控制系统㊂３７。

基于SVPWM三相并网逆变器仿真报告目录1. SVPWM逆变器简介 (1)2. SVPWM逆变器基本原理 (2)2.1. SVPWM调制技术原理 (2)2.2. SVPWM算法实现 (5)3. SVPWM逆变器开环模型 (9)3.1. SVPWM逆变器开环模型建立 (9)3.2. SVPWM逆变器开环模型仿真分析 (12)4. SVPWM逆变器闭环模型 (14)4.1. SVPWM逆变器闭环模型建立 (14)4.2. SVPWM逆变器闭环模型仿真分析 (15)1.SVPWM逆变器简介三电平及多电平空间矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)法是建立在空间矢量合成概念上的PWM方法。

它以三相正弦交流参考电压用一个旋转的电压矢量来代替，通过这个矢量所在位置附近三个相邻变换器的开关状态矢量，利用伏秒平衡原理对其拟和形成PWM波形。

空间矢量调制方法在大范围调制比内有很好的性能，具有很小的输出谐波含量和较高的电压利用率。

而且这种方法对各种目标的控制相对容易实现。

SVPWM技术源于三相电机调速控制系统。

随着数字化控制手段的发展，在UPS/EPS、变频器等各类三相PWM逆变电源中得到了广泛的应用。

与其他传统PWM技术相比，SVPWM技术有着母线电压利用率高、易于数字化实现、算法灵活便于实现各种优化PWM技术等众多优点。

2. SVPWM 逆变器基本原理2.1. SVPWM 调制技术原理SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。

在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。

两个矢量的作用时间可以一次施加，也可以在一个采样周期内分多次施加，这样通过控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，就可以使逆变器输出近似正弦波电压。

SVPWM算法建模与仿真分析摘要：本文以直驱永磁风电机组网侧电压数学模型为基础，利用Matlab软件建立了空间矢量调制SVPWM算法数学模型。

论文阐述了利用Matlab软件建立扇形区域N、扇区相邻的两零矢量作用时间和各扇区矢量切换点，然后对各子模块进行了仿真，最后根据仿真结果验证了可靠性。

关键词：SVPWM；Matlab仿真；数学建模0 引言PWM变流器的电压为脉冲电压，并且谐波分量较多，使得电源利用率极低，而空间矢量控制技术，即SVPWM，是对直驱永磁同步发电机中三相变流器功率元件的一种针对特有的脉冲大小和开关触发信号的唯一组合，该技术可在三相对称正弦量上产生一个圆形的磁链，从而确定PWM的6个IGBT开关情况，让实际产生的磁链接近圆形轨道，从而使电压利用率得到提升[1]。

与传统SPWM技术相比，有如下优点：电压利用率高；在波形品质相同的状态下，可大大降低功率开关管的额外损耗；控制动态特性很好，可以更好的跟踪电流指令[2]。

1 算法模型的建立与仿真1.1 直驱永磁风电机组数学模型建立由直驱永磁风力发电机组并网侧电压数学模型[4]，可得出如下式子：(1.1)将8（23）种开关0、1组合代入上式，这样可以得到三相并网时相对应输出的电压值，如表3.1所示。

表1.1 并网时相对应输出的电压S a S b S c u a u b u c V k000000V0001-U dc/3-U dc/32U dc/3V5010-U dc/32U dc/3-U dc/3V3011-2U dc/3U dc/3U dc/3V41002U dc/3-U dc/3-U dc/3V1101U dc/3-2U dc/3U dc/3V6110U dc/3U dc/3-2U dc/3V2111000V7由表1.1中可以看出，有效的工作矢量共6个，分别为V1,V2;V3,V4;V5,V6;模值均为2Udc/3，相位空间角度相差30°(360°/6)，另外存在两个零矢量，分别为V0,V7。

三电平SVPWM算法研究及仿真三电平SVPWM算法研究及仿真一、引言近年来，随着电力电子技术的不断发展，交流调速系统在工业领域得到广泛应用。

为了实现高精度的交流调速，研究人员提出了各种调制技术。

在这些技术中，多电平逆变器作为交流调速系统中最重要的部分之一，其控制算法的研究和优化具有重要意义。

三电平空间矢量调制（SVPWM）算法作为一种较为有效的调制技术，广泛应用于多电平逆变器中，本文主要围绕三电平SVPWM算法的研究及仿真展开。

二、三电平SVPWM算法原理三电平SVPWM算法是采用空间矢量图形方法决定逆变器输出电压矢量的调制技术。

它通过将逆变器的输出电压矢量离散化为六个等效矢量，进而形成一种或多种适用于逆变器的控制信号。

在三电平逆变器中，根据电网的工作状态和逆变器的负载需求，可以得到逆变器的输出电压的各个组分，进而得到逆变器的输出电压矢量。

三、基于三电平SVPWM算法的控制策略在三电平逆变器应用中，SVPWM算法可用于控制逆变器输出电压的矢量。

具体而言，SVPWM算法包含以下三个步骤：1. 根据电网的输入电压和逆变器的输出电压需要，确定合适的工作模式；2. 确定逆变器输出电压矢量；3. 根据逆变器输出电压矢量，确定合适的控制信号。

四、三电平SVPWM算法的仿真实验本文采用MATLAB/Simulink软件对三电平SVPWM算法进行仿真实验。

仿真电路包括电网、三电平逆变器和负载三个部分。

仿真实验的主要目的是验证三电平SVPWM算法在逆变器输出电压调制方面的优势。

在仿真实验中，通过改变电网的输入电压、逆变器输出电流以及负载的变化来观察三电平SVPWM算法的性能。

五、仿真结果分析仿真结果表明，三电平SVPWM算法能够有效地通过控制逆变器的输出电压矢量，实现对电机的精确控制。

在不同工作负载下，三电平SVPWM算法能够实现较低的失真度和较高的功率因数。

此外，仿真结果还显示，三电平SVPWM算法具有较高的效率和稳定性，在实际应用中具有一定的可行性。