SVPWM技术在单相逆变电源中的应用[1]

三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，逆变器作为高效、可靠的电力转换装置，在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。

其中，三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点，受到了研究者的广泛关注。

空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）作为一种先进的调制策略，通过合理分配三相桥臂的开关状态，可以实现对输出电压波形的精确控制，进一步提高逆变器的性能。

本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略，通过理论分析和实验验证，探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。

文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理，为后续的控制策略分析奠定基础。

随后，详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法，包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。

在此基础上，本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法，包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。

本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。

通过搭建实验平台，测试了不同控制策略下的逆变器性能，包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。

实验结果表明，采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势，验证了本文研究的有效性和实用性。

本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势，为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。

二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置，其基本原理在于利用开关管的导通与关断，实现直流电源到交流电源的高效转换。

与传统的两电平逆变器相比，三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量，因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。

三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。

一、线电压矢量图1 电压源逆变器的结构[]omL =U sin(/6)AB o o u t ωπφ++根据Park 方程，可以将逆变器输出的线电压转化为线电压空间矢量：[exp()exp()]AB BC CA AB L U u u j u j u αα→=+⋅+⋅-=二、逆变器的工作模式与开关组合不论采用哪种调制方法，逆变器最大可能利用到4种开关状态或开关组合和不可以利用的开关状态。

本处只以SVPWM 调制算法为例展开：（1）不可以利用的开关状态：{S1与S3同时导通} {S2与S4同时导通}{S1-S4均关断}（待机状态） 等等缺点：中点电压不定，桥臂直通，不可以使用； （2）可以利用的开关状态每一个组合决定输出线电压的两个位置，因此第二类开关组合共计可以产生复平面上2个离散的位置固定的非零电压矢量和两个零矢量。

以空间矢量U1为例给出U1带入方程得到：dc dc /21[exp()exp()]U =U AB BC CA j U u u j u j e παα→=+⋅+⋅-＝以空间矢量U2为例给出U2带入方程得到：dc dc /22[exp()exp()]-U U AB BC CA j U u u j u j e παα→-=+⋅+⋅-=＝以此类推，得到电压源逆变器的电压空间矢量分布见图2，零矢量浓缩为一个点，即原点。

按照期望输出线电压过零点划分输出电压区间和选择有效电压矢量，见图3。

U refd μd γUdcU ref在纵轴上作简谐振荡可以在实轴上作展开角度为 PI/2或 -PI/2ωo t（a ）空间矢量分布 （b ）参考矢量合成 图2 电压空间矢量分布与参考矢量合成U 1U 20°180°360°U 2U 1U 2U 1图3 期望输出线电压区间划分与有效电压矢量选择---------------------------------------------------------------------------------------------------当电压源逆变器的直流回路电压为恒定，输出负载为对称，假设其输出相电压幅值为U omp ，输出线电压幅值为U omL ，直流回路电流为U dc ，线电压开关状态矢量的模为-j U dc U =，有以下结论：(/2)omL (/2)omL U sin()=U sin()j o R j o t e U t e ππωω--⎧⎪⎨⎪⎩ 输出线电压矢量的合成为参考线电压矢量----R U U U U o o s s sT T T T T T μγμγ=++，其中有效矢量-U μ和-U γ、零矢量-U o的占空比表达式分别为方法1 ：采用零矢量 正半周：d sin()sin()sin()R omLo v o v o s s dcT U U t m t m k T T U U μμμωωω--=====，d =1-d o μ 负半周：d sin()sin()sin()R omLo v o v o s sdcT U U t m t m k T T U U γγγωωω--=====，d =1-d o μ方法2 ：不用零矢量011d [1sin()],d [1sin()],d 022o o s s T T m t m t T T μμμγωω==+==-= ----------------------------------------------------------------------------------------------。

交流电动机绕组旳电压、电流、磁链等物 理量都是随时间变化旳，假如考虑到它们所 在绕组旳空间位置，能够定义为空间矢量。 定义三相定子电压空间矢量
uAO kuAO uBO kuBOe j uCO kuCOe j2
2
3
k为待定系数
空间矢量旳合成
三相合成矢量
us uAO uBO uCO kuAO kuBOe j kuCOe j2
is、is' 共轭矢量
空间矢量体现式
考虑到
iAO iBO iCO 0
2
3
p' =
3 2
k 2 (uAOiAO
uBOiBO
uCOiCO )
3 2
k2
p
三相瞬时功率 p=u i AO AO uBOiBO uCOiCO
按空间矢量功率与三相瞬时功率相等旳原则
k 2 3
空间矢量体现式
us
期望电压空间矢量旳合成
六边形旋转磁场带有较大旳谐波分量，这将 造成转矩与转速旳脉动。 要取得更多边形或接近圆形旳旋转磁场，就 必须有更多旳空间位置不同旳电压空间矢量 以供选择。 PWM逆变器只有8个基本电压矢量，能否用 这8个基本矢量合成出其他多种不同旳矢量呢？
期望电压空间矢量旳合成
按空间矢量旳平行四边形合成法则，用相邻 旳两个有效工作矢量合成期望旳输出矢量， 这就是电压空间矢量PWM（SVPWM）旳基 本思想。 按6个有效工作矢量将电压矢量空间分为对 称旳六个扇区，当期望输出电压矢量落在某 个扇区内时，就用与期望输出电压矢量相邻 旳2个有效工作矢量等效地合成期望输出矢量。
零矢量集中旳实现措施
图5-29 零矢量集中旳SVPWM实现
零矢量分散旳实现措施
将零矢量平均分为4份，在开关周期 旳首、尾各放1份，在中间放两份。 将两个基本电压矢量旳作用时间平分 为二后，插在零矢量间。 按开关次数至少旳原则选择矢量。

《 气自 化 ２ １ 第３卷第４ ｌ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｒ Ｓｕ ｐｙ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ
Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 开 关优 化 模 式在 单相 车载 逆 变 电源 中的应 用
李新杰 张胜 杨益金。 【 ．合肥工业大学电气学院 ， １ 安徽 合肥 ２ ００ ； ． ３０ ９ ２ 上海瑞峰 电子科技有 限公司 ， 上海 ２１１ｌ ０ ２０
摘
要： 目前 ， 间矢量脉宽调制（ Ｖ ＷＭ） 空 ＳＰ 技术以其母线 电压利用率高 、 开关器件损耗小等 众多优点被 广泛应用于 Ｕ Ｓ Ｅ Ｓ 变频器 Ｐ／ Ｐ 、 等各类三相 Ｐ ＷＭ逆 变电源中。但是 ， 由于单相 电源 的特点 ， 使得 该技术 并未 广泛 的应用 于单 相逆 变 电源 。针 对单 相 全桥 Ｐ ＷＭ逆变器的控 制特点 ， 在研究单相逆变 电源电压调制信号矢量的基础 上 ， Ｓ Ｐ 将 Ｖ ＷＭ技 术应用于单相 Ｐ ＷＭ逆变 电源 ， 阐 并 述 了单相 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ算法的 Ｄ Ｐ实现方法 ， Ｓ 通过对单相 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ零 电压矢量 的分析优化 ， Ｓ Ｐ 使 Ｖ ＷＭ开关优化算 法成功的应用于 ８０Ｗ 车载逆变 电源 ， ０ 提高 了母线 电压利 用率 ， 降低 了损耗 。在 实验 室制作 了样 机 ， 过实 际 的测 试结 果验 证 了算法 的有 通
Ｌ ｉ ｉ Ｚ ａｇＳ ｅｇ Ｙ ｎ ｉｎ ｉ ｎｅ Ｘ ｊ ｈ ｎ ｈｎ ａ ｇＹｊ ｉ
（．Ｈｆｉ ｎｖｒｔ ｏ ｃｎｌ ｙ ｎ ｉｉ ｎ ｕ ２００ Ｃ ｉａ １ ｅ ｉ ｓｙ ｆＴ ｈｏｏ ， ｅｅＡ ｈ ｉ ３０９， ｈｎ ； ｅ Ｕ ｅ ｉ ｅ ｇ ｆ ２ Ｓａｇ ａ ｅｙＥｅｔｎｃ＆ ｅｈ ｌ ｙＣ Ｌ Ｄ， ｈｎｈ ｉ ０２０， ｈｎ ） ．ｈ ｎｈｉ ｆ ｌ ｒ ｉ Ｔｃｎ ｏ Ｏ，Ｔ Ｓａｇ ａ ２ １１ Ｃ ｉａ ｇｌ ｃｏ ｓ ｏ ｇ

一种单相级联H桥整流器SVPWM及其电容电压平衡控制方法王顺亮;宋文胜;冯晓云【摘要】为了满足高速列车轻量化、高速化的发展需求,以多电平变流器为核心的电力电子变压器取代笨重的工频牵引变压器成为当前电力牵引传动系统领域的研究热点.本文以电力电子变压器的牵引传动系统前端级联H桥整流器(CHBR)为研究对象,提出了一种适用于单相任意单元数级联H桥变流器的通用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法.并给出了各个基本矢量作用时间的计算方法,通过优化矢量作用顺序,使得该调制算法引起的网侧电流畸变较小,各功率器件开关切换次数一致,并且该调制算法本身不会引起直流侧电容电压不平衡.针对其他原因引起的电容电压不平衡问题,提出了一种基于叠加补偿分量调节冗余基本矢量作用时间的SVPWM方法,使得该调制方法具有电容电压平衡能力.计算机仿真和半实物实验都验证了该算法的可行性及直流侧电容电压平衡控制的有效性.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】8页(P26-33)【关键词】级联H桥整流器;单相;SVPWM;电容电压平衡控制;补偿分量【作者】王顺亮;宋文胜;冯晓云【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM46近年来，虽然高速铁路技术在国内外都取得了飞速的发展，但客运列车的进一步提速仍面临着众多挑战。

其轻量化是高速列车发展与进一步提速的关键技术之一，车载电气化设备的轻量化是高速列车轻量化技术研究的一个重要方面。

高速列车的轻量化要求与工频牵引变压器的笨重、体积庞大间的矛盾尤为突出[1-2]。

无工频牵引变压器技术是随着高速铁路小型轻量化要求提出的，需采用以多电平变流器为核心的电力电子变压器技术。

2011年ABB公司研制出1.2 MW世界首辆电力电子变压器交流传动机车，其不但降低了重量和体积，提高了功率密度和效率，而且能获得更好的电能质量以降低对牵引供电网的影响[2-3]。

5段式svpwm的实现方法（实用版4篇）目录（篇1）1.SVPWM 的概念与基本原理2.5 段式 SVPWM 的实现方法3.5 段式 SVPWM 的优点与应用场景4.5 段式 SVPWM 的局限性与改进方向5.总结正文（篇1）一、SVPWM 的概念与基本原理SVPWM，全称为 Sliding-Mode Voltage Position Modulation，滑动模电压位置调制，是一种应用于电力电子变换器中的高级调制策略。

其基本原理是在传统的电压调制（VM）基础上，引入一个滑窗，通过对窗口内电压幅值的调节，实现对输出电压波形的控制。

二、5 段式 SVPWM 的实现方法5 段式 SVPWM 是一种具有 5 个离散电压级别的 SVPWM 实现方法。

具体实现步骤如下：1.确定滑窗的位置：根据控制需求，确定滑窗在电压幅值范围内的位置。

2.计算滑窗内的电压幅值：根据滑窗位置和电压幅值范围，计算滑窗内各个电压点的幅值。

3.输出电压波形：根据滑窗内电压幅值，生成对应的输出电压波形。

三、5 段式 SVPWM 的优点与应用场景5 段式 SVPWM 具有以下优点：1.电流谐波含量低：由于采用了滑动模调制策略，使得输出电压波形的谐波含量较低，从而降低了电流谐波。

2.控制精度高：5 段式 SVPWM 可以实现对输出电压的精确控制，提高了系统的控制性能。

因此，5 段式 SVPWM 广泛应用于需要低谐波和高控制精度的电力电子变换器系统中，如光伏发电系统、电动汽车驱动系统等。

四、5 段式 SVPWM 的局限性与改进方向虽然 5 段式 SVPWM 具有较低的电流谐波和较高的控制精度，但仍存在以下局限性：1.滑窗移动时的瞬间电压跳变：在滑窗移动过程中，可能会出现瞬间的电压跳变，影响系统的动态性能。

2.谐波次数限制：由于采用了 5 段式调制，谐波次数受到限制，可能无法满足某些特殊应用场景的需求。

针对以上局限性，可以通过以下改进方向提高 5 段式 SVPWM 的性能：1.优化滑窗移动策略，减小电压跳变。

２ 单相逆变开关矢量信号分析
２ ． １ 单相全桥Ｐ Ｗ Ｍ 逆变器空间电压矢量分析 典型的单相全桥ＰＷＭ逆变器拓扑产生
四种离散输出“线电压”矢量如表１ 所示。 表１ 单相逆变器的４种开关状态
２ ． ２ 单相电源系统空间电压矢量信号分析 利用图１的４个离散电压矢量对期望输
出电压矢量进行线性拟合是ＳＶＰＷＭ技术 的 基 本 思 想 。设 Ｔ ｓ为 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 载 波 周 期 、Ｔ １ 为 当 前 有 效 电 压 矢 量 作 用 时 间 、Ｔ ０为 零 电 压 矢 量 作 用 时 间 ，那 么 根 据 伏 秒 平 衡 原 理 可得：
关模式用作对比。 以图中ＩＩ．开 关 模 式 为 例 ，优化后的开
关模式与比较寄存器ＣＭＰＲｘ赋值式如图５ 所示。
图５ 开关模式优化ＳＶＰＷＭ实现
图中ａ，ｂ对应每个ＰＷＭ周期开关器件
的 开 关 状 态 ，可 见 由 于 每 个 Ｐ Ｗ Ｍ 周 期 只 有
一 个 开 关 动 作 ，优 化 后 的 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 只 有 原 开
优化ＳＶＰＷＭ的载波调制的调制波表达式，
如式（２），（３）所示。
注：表中０＝ｏｆｆ，１＝ｏｎ
该电压矢量
在空间形成４
个离散的电压矢量，做坐标旋转变换，可得：
变换后的电压矢量 所示。
（１） 如图１
图１坐标变换后的４个电压矢量图
图４ 开关模式优化ＳＶＰＷＭ 对逆变开关模式进行优化可以有效地 降 低 逆 变 电 源 开 关 器 件 的 开 关 损 耗 。与 三 相 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 类 似 ，通 过 改 变 逆 变 输 出 零 电 压 矢 量 时 间 分 配 与 位 置 分 布 ，可 以 得 到 开 关 模 式 优 化 的 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 技 术 。图 ４ 给 出 了 单 相 ＳＶＰＷＭ第一区间内的两种可能的开关模 式 优 化 矢 量 分 布 图 ，图 中 Ｉ ． 为 原 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 开

一直以来对SVPWM原理和实现方法困惑颇多，无奈现有资料或是模糊不淸，或是错误百出。

经查阅众多书籍论文，长期积累总结，去伪存真，总算对其略窥门径。

未敢私藏，故公之于众。

英中难免有误，请大家指正，谢谢！1空间电压矢量调制SVPWM技术SWWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。

空间电压矢> PVCM与传统的正弦PV7M不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。

SVPQN技术与SPWM相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数宇化。

下面将对该算法进行详细分析阐述。

1.1 SVPWM基本原理SWWM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長加以组合，使其平均值与给定电压矢長相等。

在某个时刻，电压矢星旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢長和零矢長在时间上的不同组台来得到。

两个矢長的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢長的作用时间，使电压空间矢長接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成波形。

逆变电路如图2-8示。

设宜流母线侧电压为Ude,逆变器输出的三相相电压为UA、UB、UC,其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢彊UA(t)、UB(t)、UC(t), 它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120。

o 假设Um为相电压有效值，F为电源频率，则有：V A(t) = U in cos(0)< UB ⑴= Ujos© - 2兀13)(2Q)U c(t) = U m cos(& + 2K/3)其中，& = 2吋7,则三相电压空间矢長相加的台成空间矢長U(t)就可以表示为：UO)=U A(0+U B⑴严 +(/丄)严3 匕/ (2-28)厶可见u(t)是一个旋转的空间矢長，它的幅值为相电压峰值的1・5倍，Um为相电压峰值，且以角频率3=2*按逆时针方向匀速旋转的空间矢呈，而空间矢昼u (t)在三相坐标轴a, b, C )上的投彫就是对称的三相正弦長。

4. 直流-交流变换器（逆变器）
4.1 逆变器的类型和性能指标 4.2 电压型单相方波逆变电路工作原理 4.3 电压型单相逆变器电压和波形控制 4.4 三相逆变电路工作原理 4.5 电压型三相逆变器电压和波形的SPW控制
2
4.1 逆变器的类型和性能指标
4.1.1 逆变器的类型 4.1.2 逆变器输出波形性能指标 4.1.3 其他指标
瞬态基波功率分析（感性负载）
基波电压幅值：U01m

4Ud

1.27Ud
基波电压有效值：U o1
Uo1m 2
0.9Ud
基波电压: uo1 U o1 2 sint
基波电流: io1 2Io1 sin（t ）
2f 2 ， tg 1 L0
基波瞬态功率：po1
po1 Uo1Io1 cos U Io1 o1 sin（2t ）
基波的直流功率 基波的交流功率
上式说明：基波的瞬态功率含有交流分量和直流分量。
基波的平均功率:
1 po1w T
T 0
po1dt

pDC
Uo1Io1 cos
直流功率讨论：
平均功率等于直流功率
PDC Uo1Io1 cos，有功功率，Q U I o1 01 sin 无功功率
f (t)
f (t)
f (t)
f (t)
(t)
形状不同而冲量相 同的各种窄脉冲
O
tO
tO
tO
t
a)
b)
c)
d)
实例
图6-1
– 电路输入：u(t)，窄脉冲，如图a、b、c、d所示
– 电路输出：i(t)，
– 面积等效原理
i(t) e(t)

svpwm快速实现方法及其在电机驱动中的应用《svpwm快速实现方法及其在电机驱动中的应用》一、介绍在现代电机驱动系统中，空间向量脉宽调制（SVPWM）技术作为一种高效、精确的电机控制方法，广泛应用于交流电机的驱动中。

本文将介绍SVPWM的快速实现方法，并讨论其在电机驱动中的应用。

二、SVPWM的基本原理SVPWM是通过控制电机三相电压的大小和相位来实现对电机的精确控制。

其基本原理是将电机三相电压转换为一个空间向量，然后通过调制这个空间向量来控制电机的转速和转矩。

在SVPWM中，通过合理的空间向量拟合和PWM信号生成，可以实现对电机的无感应、高精度控制。

三、SVPWM实现方法1. 基于复向量旋转的SVPWM实现首先介绍了基于复向量旋转的SVPWM实现方法，该方法通过复数运算来实现空间向量的计算和PWM信号的生成。

复向量旋转方法适用于对SVPWM原理有深入理解并且对数学运算熟练的工程师，能够实现高精度的SVPWM控制。

2. 快速算法实现接着介绍了基于快速算法的SVPWM实现方法，该方法通过查表和逻辑运算来快速计算出SVPWM所需的PWM信号。

快速算法实现方法简化了SVPWM的计算过程，降低了计算复杂度，提高了实时性，适合于对SVPWM控制要求高，且对算法实现有一定挑战的工程师。

四、SVPWM在电机驱动中的应用1. 实现高效节能的电机控制通过SVPWM技术，可以精确控制电机的转速和转矩，实现高效节能的电机控制。

SVPWM在各种类型的电机中都有广泛的应用，包括感应电机、同步电机和永磁同步电机等。

2. 提高电机系统的动态响应性能SVPWM技术能够快速、精确地控制电机的输出，从而提高电机系统的动态响应性能。

在需要高动态性能的应用中，如电动汽车、电梯和风力发电机等，SVPWM技术的应用可以显著提高系统的性能指标。

3. 降低电机系统的噪音和振动由于SVPWM技术可以精确控制电机的输出，可以降低电机系统的噪音和振动。

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。

SVPWM的调制原理及其应用1. 什么是SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）调制法？SVPWM是一种常用于交流电力电子变换器中的调制技术。

它通过控制电压的矢量和宽度，以实现对电机的精确控制。

SVPWM调制法具有高效、精确以及低谐波的优点，被广泛应用于电机驱动和变频器控制系统中。

2. SVPWM的原理SVPWM的原理基于空间矢量图。

在三相交流电系统中，通过控制三个相电压，可以产生一个旋转的磁场。

SVPWM将矢量分解为两个相邻矢量和一个零矢量来表示，通过适当的矢量合成和特定的PWM技术，可以实现电机的精确控制。

SVPWM的基本原理如下：1.将输入的三相电压转换为旋转矢量。

2.计算出所需的电机磁通矢量。

3.将磁通矢量分解为相邻矢量和零矢量。

4.通过调整相邻矢量的宽度，控制电流大小。

5.通过控制PWM波形的频率和占空比，控制电机输出的转速。

3. SVPWM的应用SVPWM调制技术在电机驱动和变频器控制系统中得到了广泛应用。

以下是SVPWM调制法的几个常见应用：3.1 电机驱动SVPWM技术可以精确控制三相电机的转速和转矩。

通过调整矢量合成和PWM 波形，可以实现电机的平稳运行，并且降低失去步的风险。

此外，SVPWM调制法还能够减小电机运行时的噪音和振动。

3.2 变频器控制系统SVPWM调制技术被广泛应用于变频器控制系统中。

变频器可以将输入电源的频率和电压转换为所需的输出，以满足不同的负载需求。

SVPWM调制法能够提供高效、可靠的控制方式，使得变频器能够有效地控制负载。

3.3 电网接口SVPWM技术还可以应用于电网接口中。

电网接口是将分布式能源（如太阳能、风能）与电网进行连接的装置。

SVPWM调制技术可以控制电能的输入和输出，实现电网与分布式能源的平衡，并确保电网的稳定运行。

3.4 可再生能源系统在可再生能源系统中，如风力发电、太阳能发电等，SVPWM调制技术可以有效管理电能的转换和输送。

0
1 绪论
1.1 引言
电力电子技术是以电力变换为主要研究内容的一门工程技术，对电能进行变换和控制 的目的是为了更方便、更为有效地使用电能，使电能更好地为人类服务。逆变技术就是电 力变换的一种基本类型。近年来[4]，随着电力电子技术的飞速发展以及随着各行各业控 制技术发展以及对操作性能要求的日益提高，有很多用电设备都不是直接通过交流电 网提供的交流电作为电能源，而需要通过各种形式对其进行变换，这里就要用到电力 电子技术方面的电力变换，包括整流、斩波、交流电力变换以及逆变技术等。这里包 括生活中常用的设备如充电器、各种形式的发电装置、电动机的变频调速器、高温设 备电源、电动机车、生物能发电、环保照明电源、有源滤波器、电源的无功补偿器等， 它们所使用的电能都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。通过 这一系列变换后获得的电能在很大程度上就可以减少电力电子装置对电网造成的谐波 污染，减少无功功率，提高电能利用率。 目前控制技术中的逆变技术已经渗透到国民经济的各个领域以及人们生活中 [2,4] ， 随着新理论、新器件、新技术的不断涌现，特别是与微电子技术的日益融合，电力电 子技术的应用领域也将不断地得以扩展。广泛应用于电力系统、交通运输、计算机与 家用电器、工业控制等民用领域和航空、航天、航海等国防领域，特别是随着石油、 煤和天然气等。随着能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视，逆 变技术作为利用新能源的关键技术，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能 源转化的直流电能变换成交流电能与电网并网发电，并网逆变的基础则是有源逆变技 术。有效利用绿色能源也是可持续发展和构建社会主义和谐社会的内在要求，适应这 一发展要求，在国民经济建设和人民生活中，各种形式的逆变器将会得到越来越广泛 的应用，而与此相适应的新型控制算法也将应运而生。

LCL滤波的单相三电平PWM整流器比例谐振控制聂海龙;徐定成【摘要】鉴于电流环传统PI控制存在稳态误差等缺点,在网侧电流外环中采用准比例谐振（PR）控制器,减小稳态误差及实现网侧单位功率因数的同时,可针对特定次谐波进行补偿;采用电网电压前馈策略以减小电网电压对电流环的干扰;使用单相三电平空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术,在进一步抑制谐波的同时易于数字化实现。

仿真分析验证了所提方法的正确性和可行性。

【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P61-66)【关键词】三电平PWM整流器;LCL滤波器;PR控制器;电网电压前馈;空间矢量脉宽调制【作者】聂海龙;徐定成【作者单位】重庆长厦安基建筑设计有限公司,重庆400044;;【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言PWM整流器具有直流侧电压可控，网侧输入电流谐波含量小，能量可双向流动以及可实现单位功率因数等优点，广泛应用于工业领域，如统一潮流控制器、混合并联型有源电力滤波器以及光伏并网发电等场合。

其中，三电平PWM整流器因其功率器件电压应力低，能降低器件的耐压等级以及减小开关损耗等优点，特别适合于电压等级较高的中、大容量整流场合［1］。

PWM整流器采用的滤波器主要有L型和LCL型两种。

LCL型滤波器对高次谐波具有更好的衰减能力，可在总电感值比L型滤波器小得多的情况下，得到相同的滤波效果。

由于三电平PWM整流器电压等级高、容量大，开关频率相对较低，采用LCL型滤波器能够得到更好的滤波效果，但LCL型滤波器是一个三阶环节，对系统的控制策略要求更高。

采用网侧电流直接闭环控制的LCL型滤波的PWM 整流系统是不稳定的。

目前，抑制LCL型滤波器谐振，增加系统稳定性的方法主要有有源阻尼法［2-4］、无源阻尼法［5-6］等。

无源阻尼法是在 LCL滤波器的电容支路中串入阻尼电阻来增加系统的稳定性。

但阻尼电阻的存在增加了系统的功率损耗，降低了系统效率，不适合于电压等级高、容量大的三电平PWM整流系统。

svpwm近年来，在高性能全数字控制的电气传动系统中，作为电力电子逆变技术的关键，pwm技术从最初追求电压波形正弦，到电流波形正弦，再到磁通的正弦，取得了突飞猛进的发展［1］。

在众多正弦脉宽调制技术中，空间电压矢量pwm（或称svpwm）是一种优化的pwm技术，能明显减小逆变器输出电流的谐波成分及电机的谐波损耗，降低脉动转矩，且其控制简单，数字化实现方便，电压利用率高，已有取代传统spwm的趋势。

本文对空间电压矢量pwm的原理进行了深入分析，重点推导了每一扇区开关矢量的导通时间，并在ti公司生产的dsp上实现三相逆变器的控制，证明了分析的正确和可行性。

2空间电压矢量pwm原理图1为三相电压源逆变器示意图，sa、sb、sc为逆变器桥臂的开关，其中任一桥臂的上下开关组件在任一时刻不能同时导通。

不考虑死区时，上下桥臂开关互逆。

将桥臂输入点a、b、c的开关状态用下面的开关函数表示：sk＝1（桥臂k，上桥臂导通，下桥臂关断）；sk＝0（桥臂k，上桥臂关断，下桥臂导通）。

由a、b、c的不同的开关组合，可以有23＝8个开关矢量（sa sb sc），即v0（000）～v7（111），其中有六个有效开关矢量v1～v6和两个零开关矢量v0和v7。

利用v0～v78个矢量的线性组合可以近似模拟等幅旋转向量，由磁链和电压间简单的积分关系，可知此时实际的电机气隙磁通轨迹接近圆形。

图2为svpwm矢量、扇区及每个扇区开关方向图。

按图2，有表1所示扇区号与k的关系。

其中k为以a轴为起点，以π/3为单位，逆时针方向排列的序号，若θ为矢量与α轴夹角，则有svpwm技术的目的是通过合成与基本矢量相应的开关状态，得到参考电压uout。

对于任意小的时间周期t，逆变器输出平均值与uout平均值相等，如式（3）所示：其中tx、tx＋60（或tx－60）分别为一个周期内，开关状态ux、ux＋60（或ux－60）对应的作用时间，ux与ux＋60（或ux－60）是合成uout的基本空间矢量。

变换只是众多（无穷个）三相空间电压矢量基变换
过渡矩阵式（5）逆阵在 ωt ' = π 2 时的特例。
2.1.2 三相逆变电源空间电压矢量分析
典型三相 PWM 逆变桥电路如图 2 所示，可能
产生的 8 种离散线电压矢量如式（11）所示。
⎡vab ⎤
⎡ 1 −1 0 ⎤ ⎡a⎤
⎢⎢vbc
⎥ ⎥
=
Vdc
⎢ ⎢
M = 3UΦ = 2UΦ ≤1 6 2Vdc Vdc
（13）
由式（13）可知，直流母线电压 Vdc 的大小决 定了逆变系统输出线电压的峰值。利用这 8 个离散 电压矢量的线性组合来逼近期望输出电压矢量即为
三相 SVPWM 的基本思想，详见参考文献[1]，本文
在此不再赘述。
2.2 单相 SVPWM 原理
压矢量 u 组成 R3 的线性子空间 Vu。可以证明
dimVu = 2
（2）
即线性空间 Vu 是三维线性空间 R3 的二维线性子空
间。如果选择一组新基(y1, y2, y3)做空间坐标旋转变
换，且选择其中一个基为线性子空间 Vu 所在平面单
位法向量 ⎡⎣1/ 3,1/ 3,1/ 3⎤⎦T 时，则该基上的坐标分
多在三相 SVPWM 技术控制下才能取得的逆变控制 效果，并且，还可以将当前三相 SVPWM 技术研究 所得各种成果，如开关优化 SVPWM 技术等，直接 应用于单逆变电源。
本文在分析三相 SVPWM 技术基本原理的基础 上，通过类比对单相电源与单相 PWM 逆变系统的 空间电压矢量进行分析，将 SVPWM 技术推广应用 于单相正弦逆变电源。
⎪
=
⎡ ⎢⎣
2 cosωt ', 6

svpwm控制原理SVPWM控制原理。

SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种现代化的电力电子变流技术，它可以有效地控制交流电机的输出电压和频率，提高电机的运行效率和性能。

本文将介绍SVPWM控制原理及其在电力电子领域的应用。

1. SVPWM基本原理。

SVPWM是一种基于空间矢量的脉冲宽度调制技术，它通过对电压矢量进行合理的选择和组合，实现对交流电机的精确控制。

在SVPWM控制中，电压矢量被分解为两个正弦交流电压和一个直流电压，然后根据电机的控制要求，通过调节这两个正弦交流电压的幅值和相位差，从而实现对电机的精确控制。

2. SVPWM控制步骤。

SVPWM控制一般包括以下几个步骤：（1）电压矢量选择，根据电机的工作状态和控制要求，选择合适的电压矢量。

（2）矢量间接近，通过改变两个正弦交流电压的幅值和相位差，使得电压矢量尽量接近所选的目标矢量。

（3）脉冲宽度调制，根据矢量间接近的结果，计算出对应的脉冲宽度，然后通过PWM技术将脉冲宽度信号转换为实际的控制信号。

（4）输出电压控制，根据脉冲宽度信号，控制逆变器输出的电压矢量，实现对电机的精确控制。

3. SVPWM的优点。

相比传统的PWM技术，SVPWM具有以下几个优点：（1）输出电压波形质量高，SVPWM可以生成接近正弦波的输出电压，减小了电机的谐波失真，提高了电机的运行效率。

（2）电流响应快，SVPWM可以实现对电机电流的快速响应，提高了电机的动态性能和控制精度。

（3）输出功率密度高，SVPWM可以实现对逆变器输出功率的最大利用，提高了电机的功率密度和效率。

4. SVPWM在电力电子领域的应用。

SVPWM技术已经广泛应用于各种类型的交流电机驱动系统中，包括感应电机、永磁同步电机、交流伺服电机等。

同时，SVPWM也被应用于各种类型的逆变器系统中，如风力发电逆变器、光伏逆变器、电动汽车逆变器等。

在这些应用中，SVPWM可以提高系统的稳定性、可靠性和效率，满足不同领域的控制要求。