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三相SVPWM逆变电路MATLAB仿真

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............... 基于电压空间矢量控制的三相逆变器的研究

1、SVPWM逆变电路的基本原理及控制算法

图1.1中所示的三相逆变器有6个开关，其中每个桥臂上的开关工作在互补状态， 三相桥臂的上下开关模式得到八个电压矢量，包括6个非零矢量(001)、(010)、(011)、(100)、(101)、(110)和两个零矢量 (000)、(111).

图1.-1 三相桥式电压型有源逆变器拓扑结构

在平面上绘出不同的开关状态对应的电压矢量，如图1.2所示。由于逆变器能够产生的电压矢量只有8个，对与任意给定的参考电压矢量，都可以运用这8个已知的参考电压矢量来控制逆变器开关来合成。

3U(011)1U(001)5U(101)4U(100)6U(110)2U(010)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ0U(000)7U(111)cUuu1svU2svU3svU

图1.2 空间电压矢量分区

图1.2中，当参考电压矢量在1扇区时，用1扇区对应的三个空间矢量Usv1、Usv2、Usv3来等效参考电压矢量。若1.2 合成矢量refU所处扇区N的判断

三相坐标变换到两相坐标：

)()()(23- 23 021- 21- 132)()(tttttuuuuucoboao （1.1） 1111111111111

............... 根据u、u的正负及大小关系就很容易判断参考电压矢量所处的扇区位置。如表1.1所示。

表1.1 参考电压矢量扇区位置的判断条件

判断

条件 u＞0 u≤0

uu3 uu3

uu3 uu3

0u 0u 0u 0u

N 1 3 5 6 2

4

可以发现，扇区的位置是与u、 uu3及uu3的正负有关。为判断方便，我们设空间电压矢量所在的扇区N

N=A+2B+3C （1.2）

其中，如果u ＞0，那么A=1,否则A=0

如果uu3 ＞0，那么B=1,否则B=0

如果uu3 ＞0，那么C=1,否则C=0

1.3 每个扇区中基本矢量作用时间的计算

在确定参考电压矢量的扇区位置后，根据伏秒特性等效原理，采用该扇区三个顶点所对应的三个电压空间矢量来逼近参考电压矢量。以参考电压矢量位于3扇区为例，如图1.3所示，参考电压Uref与U4的夹角为。

)100(4U)110(6U60TU26TU14TUsref

图1.3 电压空间矢量合成示意图

根据伏秒特性等效原理算出

TTTTVTuTVTuuTsdcsrefdcsrefref2102133321 （1.3） 1111111111111

............... 开关周期Ts与TT21未必相等，其间隙时间可用零矢量U7或U0来填补。引入通用变量X，Y，Z

UUVTUUVTUVTdcsdcsdcsZYX3333322 （1.4）

根据前面确定的扇区标号N，可得到空间矢量所处的扇区与两个边界矢量T1、T2作用时间的关系，如表1.2所示

表1.2 扇区编号与计算时间的关系

N 1 2 3 4 5

6

T1 Z Y -Z -X X -Y

T2 Y -X X Z -Y -Z

T3 TTTTs210

当T1+T2＞Ts时，达到饱和状态就要对矢量作用时间应作出限制。

T1、T2做如下修正：

TTTTTTTTTTss212*2211*1 （1.5）

2.2.3 电压空间矢量切换点的计算

计算出相邻两个空间电压矢量的作用时间后，则应确定每个空间电压矢量开始作用的时刻，以第3扇区为例，其所产生的三相波调制波形在时间Ts时段中如图2.5所示。采用七段式空间矢量合成方式，每个扇区的合成矢量均以零矢量(000)开始和结束，中间用零矢量（111）, 其余时间有效矢量合理安排。如图1.4所示。

零矢量（000）零矢量（111）矢量B矢量B零矢量（000）矢量A矢量A

图1.4 基本电压矢量分配

将零矢量周期分成三段，其中矢量uref的起、终点上均匀分布矢量u0，而在1111111111111

............... 矢量uref中点处分布矢量u7，且TT07。电压向量出现的先后顺序为 u0、u4、u6、u7、u6、u4、u0，各电压向量的三相波形则与开关表示符号相对应。矢量的切换点为：

4/2/4/2/4/21221121TTTTTTTTTTTTTTTTsbcsabsa （1.6）

假设零矢量（000）和零矢量（111）在一个开关周期中作用时间相同，生成的是对称PWM波形，再把每个基本空间电压矢量作用时间一分为二。其它各扇区的开关切换顺序同理，如表1.3所示。

表1.3 各扇区时间切换点

N 1 2 3 4 5 6

Ta Tb Ta Ta Tc Tc Tb

Tb Ta Tc Tb Tb Ta Tc

Tc Tc Tb Tc Ta Tb Ta

载波为等腰三角波，且宽为开关周期Ts，这样通过三角载波调制产生PWM信号去控制逆变器的三相开关做出相应的动作，使之产生的输出电压跟随参考电压，达到了逆变的目的。

2 SVPWM控制三相有源逆变的Matlab仿真

2.1 SVPWM控制算法的仿真实现

利用Simulink环境下的丰富模型，可以很方便的实现上一节所述的SVPWM控制算法。实现SVPWM算法的各个子系统模型如下所示：

1）将三相静止坐标系（ａ，ｂ，ｃ）中的aU、bU、cU转换成两相垂直静止坐标系（，）中的U、U。在Simulink中，其实现框图如图2.1所示：

2Ubeta1Ualpha-K-Gain3-K-Gain20.5Gain10.5GainAdd1Add1Uabc 1111111111111

............... 图2.1 aU、bU、cU转换成U、U模型框图

2）计算参考电压矢量refU所处的扇区。根据U和U的关系判断参考电压矢量refU所在的扇区Sn，只需要经过简单的加减及逻辑运算即可确定其所在的扇区。在Simulink中，其实现框图如图2.2所示：

1SnSwitch2Switch1SwitchSubtract2Subtract1SubtractScopeSaturation123456MultiportSwitch4Gain32Gain21/2Gain1-K-Gain0Constant11Constant5 3 4 1 6 2 2Ubeta1Ualpha

图2.2 参考电压矢量所处扇区判断模型框图

3）产生驱动波形。将三角载波周期sT作为定时器周期，与切换点aonT，bonT，conT比较，从而调制出SVPWM波形，其仿真模块如图2.3所示：

1PWMSubtract2Subtract1SubtractScope4Scope3Scope2Scope1ScopeRepeatingSequenceRelay2Relay1RelaydoubleData Type Conversion2doubleData Type Conversion1doubleData Type ConversionNOT NOT NOT

3Tcon2Tbon1Taon

图2.3 驱动模型PWM产生模型框图

以上给出了在Simulink中实现SVPWM控制算法的各个子系统的框图，而图2.4为实时产生SVPWM波形并控制开关管的开关来达到逆变效果的整个仿真框图。给定采样周期sT和直流母线电压dcU，参考电压矢量refU在A，B，C轴系下的分量由三相对称正弦电压aU，bU，cU提供，输出脉冲即为实时产生的SVPWM波。 1111111111111

............... A B CAABABCCDiscrete,Ts = 1e-006 s.powerguiv+-v+-v+-v+-v+-gABC+-Universal BridgeUcUbUaScope5Scope4Scope3Scope2ScopeUabcPWMSVPWM controlR RABCABCLi+-i+-i+-800V R

ABCABC

图2.4逆变模型总框图

2.2 SVPWM控制算法仿真结果及分析

逆变器输入的直流电等效为 Udc=800V，接到使用IGBT的三相桥式逆变电路上；利用脉冲信号生成模块发出的六路PWM信号对逆变桥路六个功率开关管进行 PWM控制；从逆变桥路输出三相电压经过三对L和C构成的低通滤波器及电抗器构成整个逆变回路。其中L=15mH，C=45pF，R=10Ω。仿真中，开关频率20K，离散采样时间设为1e-006 秒，仿真时间定为0.5秒，步长选为系统自动设定值，仿真求解器设为可变步长离散型求解器。仿真测量结果如下：

1）图2.5为给定的三相正弦电压波形，ABC三相互差120度，220V。

00.020.040.060.080.100.120.140.160.180.20-200-150-100-50050100150200Time/sVoltage/V 1111111111111

............... 图2.5 给定的三相正弦电压波形

2）图2.6为参考电压矢量refU所处的扇区。从图中可以看出扇区的选择顺序为6，5，4，3，2，1，。

00.020.040.060.080.100.120.140.180.2011.522.533.544.555.56Time/sSn

图2.6 扇区选择图

3）图2.7为逆变器通过电压空间矢量控制后逆变得到的A相电压波形。从图中可以看出逆变得到的相电压为正弦波形，电压峰值为257V。

00.020.040.060.080.100.120.140.160.180.20-250-200-150-100-50050100150200250Time/sVoltage/V

图2.7 逆变后A相的电压波形

4）图2.8为逆变器通过电压空间矢量控制后逆变得到的线电压波形。从图中可以看出逆变得到的线电压为正弦波形，电压峰值为445V。

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SVPWM仿真详细说明

SVPWM仿真详细说明

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。

ASBSCS4622dU2dU0'135ABC

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180导通型。用ABCSSS、、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23dU；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10abcss,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 10abcss,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：

112333ANdBNdCNdvU,vU,vU (1)

将其在静止坐标系中表示出来，如图3所示：

图3 10abcss,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（,坐标系）下，利用相电压合成电压矢量U的表达式：

U2433jjANBNCNk(vveve) (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：

我的三相逆变器Matlab仿真研究

我的三相逆变器Matlab仿真研究

三相逆变器Matlab仿真研讨

1计划选择

1.1 课程设计请求

本次课程设计请求对逆变电源进行Matlab仿真研讨,输入直流电压为110V,输出为220V三订交换电,树立三相逆变器Matlab仿真模子,进行仿真试验,得到三订交换电波形.

1.2 实现计划肯定

因为请求的输出为220V,50HZ三订交换电,显然不克不及直接由输入的110V直流电逆变产生,需将输入的110V直流电压经由过程升压斩波电路进步电压,再经由逆变进程及滤波电路得到请求的输出.依据教材所学的,可以采取升压斩波电路和三相电压型桥式逆变电路的组合电路,将升压后的电压作为逆变电路的直流侧,得到三订交换电,同时采取SPWM掌握技巧,使其频率为50HZ.

斩波电路有脉冲宽度调制.频率调制和混杂型三种掌握方法.在此应用第一种掌握方法,这种方法也是应用最多的办法.经由过程掌握开关器件的通断实现电能的储存和释放进程,输出旌旗灯号为方波,调节脉宽可以掌握输出的电压的大小.

依据直流侧电源性质不合,逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路.这里的逆变电路属电压型.PWM掌握方法有两种,一种是在调制波的半个周期内三角载波只在正极性或负极性一种极性规模内变更,所得到的PWM波形也只在单个极性规模变更的单极性PWM掌握方法,另一种是双极性掌握方法,其在调制波的半个周期内三角载波不再是一种极性,而是有正有负,所得的PWM波也是有正有负.对于三相桥式PWM逆变电路,一般采取双极性掌握方法.该电路的输出含有谐波,滤波电路采取RLC滤波电路.

直流斩波电路采取PWM斩波掌握,输出的方波经由滤波电路后变成直流电送往逆变电路.逆变采取PWM逆变电路,采取SPWM作为调制旌旗灯号,输出PWM波形,再经由滤波电路得到220V.50Hz三订交换电,体系总体框图如PWM升压斩波电路滤波电路逆变电路滤波电路100V DCPWM 波直流电380V 50HZ ACSPWM 调制信号方波图1所示.

(完整版)三相逆变器matlab仿真

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实用标准文案

文档大全 三相无源逆变器的构建及其MATLAB仿真

1逆变器

1.1逆变器的概念

逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。

1.3逆变器的分类

现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下：

1) 按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。

2) 按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。

3) 按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。

4) …………….

2 三相逆变电路

三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。

图 1 三相逆变电路

实用标准文案

文档大全 日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生。

4 MATLAB仿真

Matlab软件作为教学、科研和工程设计的重要方针工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。该软件的应用可以解决电机电器自动化领域的诸多问题。利用其中的Simulink模块可以完成对三相无源电压型SPWM逆变器的仿真，并通过仿真获取逆变器的一些特性图等数据。

图 2 系统Simulink 仿真

所示为一套利用三相逆变器进行供电的系统的Matlab仿真。系统由一个380v的直流电源供电，经过三相整流桥整流为三相交流电,并进行SPWM正弦脉宽调制。输出经过一个三相变压器隔离后通入一个三相的RLC负载模块（Three phase parallel RLC）。加入了两个电压测量单元 voltage

SVPWM控制算法的MATLAB仿真

SVPWM控制算法的MATLAB仿真

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： SVPWM; SIMULINK; MATLAB仿真

Simulation of SVPWM based on SIMULINK

Abstract：The basic principle of space-vector pulse width modulation

is introduced and its arithmetic is presented in detail. The arithmetic

is simulated by SIMULINK in MATLAB and the result is also given.

Key words：SVPWM; SIMULINK; MATLAB simulation

MATLAB是美国Math Works公司的产品，是一个高级数值分析、处理与计算的软件。SIMULINK是MATLAB的进一步扩展，比传统的仿真软件更直观和方便其最为显著的特点是具有控制系统模型图形组态输入与仿真功能，只需在图形窗口画出所需分析、设计的控制系统方框图，软件本身就能对模型系统进行线性化处理和动态仿真。

采用SIMULINK仿真方法对SVPWM进行辅助设计，可通过计算机修改参数，直到获得理想的特性为止。通过仿真研究，实现优化设计，这对高性能的变频调速系统具有一定的应用价值和现实意义。

电压空间矢量控制技术是把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作，磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。

目 录

摘 要

第1章 SVPWM的基本原理……………………..………....…....1

第2章 SVPWM方法的算法……………..…………….……..…3