两电平svpwm调制逆变器仿真实验

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两电平SVPWM原理及仿真分析

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。

两电平SVPWM实现原理

扇区2
U（ 3 010）
U（ 2 110 ）
扇区3
扇区1
U
U（ 4 011）
U（ 7 111）
U（ 0 000 ）

t2 U2 Ts
U （ 1 100 ）
t1 U1 Ts
扇区4
扇区6
U （ 6 101）
U（ 5 001 ）
扇区5
图 3 空间电压矢量的合成
根据的等矢量坐标变换的等价性，空间电压矢量可以分解为两相静止坐标系中的分量 u 、 u ，得到式（11），同时， U 又可以为 U 1 、 U 2 和 U 0、 7 ，此时得到式（12）。
2 U dc e j 4 /3 3
2 U dc e j 5 /3 3
0 0
2 通过表 2 可以发现，三相 VSR 不同开关组合时的交流侧电压可以用模为 U dc 3
U（ U（的空间电压矢量在复平面上表示出来，在八中其中矢量中，、由 0 000） 7 111）
于模为零而定义为零矢量。在复平面内，将空间电压矢量分为 6 个扇区，六个非零矢量构成一个正六边形，电压控制矢量在空间的分布为：
中的 ua 0 、 ub 0 、 uc 0 代入式（10），得到表 2 中的八个空间电压矢量的值，空间电压矢量 U 的模为相电压峰值，且以角频率逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量 U 在三相坐标轴（a、b、c）上的投影就是对称三相正弦量，此时我们只要控制好变流器空间电压矢量 U ，就可以说我们得到的变流器三相相电压为高性能的正弦波。在数字控制的 SVPWM 实现过程中，空间电压矢量可以看着是一个步进的空间矢量，每一个开关周期动作一下，一次逆时针转动 Ts 弧度。开关函数 Sa、Sb、Sc 每种都有 0、1 两种状态，那么，Sa、Sb、Sc 共有八种不同的组合方式，将这八种不同的组合方式分别命名，即可得到复平面内的八种空间电压矢量及其所代表的开关组合（表 1）和其值的大小（表 2）。

基于SVPWM控制的逆变器仿真研究

（13）
由图 3 和表 3 可得在各扇区内各电压矢量的切换时刻如表 4 中所示。
4 仿真
4.1 三相电压型全桥逆变器在 MATLAB/SIMULINK 下的仿真模型
根据上述逆变器数学模型 [ 式（1）和式（2）]，在 MATLAB/SIMULINK 环境下建立的三相电压型全桥逆变器的通用仿真模型如图 4 所示。
图 1 三相电压型全桥逆变器主电路图
由于同一桥臂的两个开关器件不能同时导通，可设第 i 个开关器件导通时，Si=1；否则 Si=0（Si 称为开关变量）。
开关函数定义：
（1）
式中：k =0，1，…，6，7 分别代表逆变器工作的 8 种开关状态。假设三相参数完全对称，则逆变器的输出相电压为：
（2）
两个零矢量施加时间的分配与pwm输出波形的谐波有关文献9介绍了零矢量时间分配与pwm波形畸变率的关系并指出在t为了使逆变器输出电压波形对称将零矢量平均分为四份在开关周期的首尾各放一份在中间放两份将两个基本电压矢量u平分为二后插在零矢量间按开关损耗较小的原则每次切换开关状态时只切换一个开关器件首尾的零矢量取u0中间的零矢量取u7这样就可以画出如图3所示的扇区的开关序列和作用时间1023ud并结合式9可得
4.2 SVPWM 在 MATLAB/SIMULINK 下的仿真模型
在 MATLAB\SIMULINK 环境下建立的 SVPWM 算法模
结合以上仿真模块建立如图 8 所示的基于 SVPWM 控制的三相电压型逆变器仿真模型，并设置仿真参数如下：直流侧电压 Ud=600 V，参考电压正弦波频率 f1=50 Hz，三角波频率 f2=3 150 Hz（为了保持三相系统之间的对称性，以及每相波形正、负半周的对称性，载波比应取为 3 的整数倍，并且应为奇数[12）] ，采样周期 Ts=1/f2，三角波幅值为 Ts/2，仿真算法为 ode3，步长为 2e～6 s，仿真时间为 0.08 s。

2电平SVPWM仿真6页

三相空间矢量调制逆变器简介电压源型逆变器（VSI ）的主要功能，是将恒定的直流电压转化为幅值和频率可变的三相交流电压。

下图给出了中压大功率系统中应用的两电平电压源型逆变器的简化电路框图。

该逆变器主要由6组功率开关器件61~S S 组成，每个开关反并联一个续流二极管。

根据逆变器工作的直流电压不同，每组功率器件可由两个或者多个IGBT 或GCT 等串联而成。

图一：两电平电压源逆变器电流框图对大功率两电平逆变器进行调制有传统的SPWM 方法，但是这种方法不能充分利用馈电给逆变器的直流电压;SPWM 逆变器是基于调节脉冲宽度和间隔实现接近于正弦波的输出电流,但是这种调节仍产生某些高次谐波分量,引起电机热、转矩脉动甚至造成系统振荡;且SPWM 适合模拟电路,不便于数子化方案实现。

由此产生了电压空间矢量(space vector)的概念。

其物理概念清晰. 算法简单且适合数字化方案,SVPWM 目前也已经得到应用。

可以证明SVPWM 实质是一种对在三相正弦波中注入了零序分量的调制波进行规则采样的一种变型SPWM,SVPWM 在输出电压或电机线圈电流中将产生更少的谐波,提高了对电压源逆变器直流供电电源的利用率传统的SVPWM 方法所产生的电压谐波，既有偶次分量又有奇次分量，所以提出了一种消除偶次谐波的改进SVPEM 方法。

工作原理空间矢量调制（SVM ）是一种性能非常好的实时调制技术，目前广泛应用于数字控制的电压源逆变器中。

两电平的开关工作状态可表述为开关状态，其中，开关状态P 表示逆变器一个桥臂的上管导通，使得逆变器输出端电压为零。

两电平逆变器有8种可能的开关状态组合，例如，开关状态【POO 】分别表示桥臂开关1S 、6S 、2S 导通，这8种开关状态中，【PPP 】和【OOO 】为零状态，其他均为非零状态。

表一图二：两电平逆变器的空间矢量图六个非零矢量1V u r ~ 6V u u r组成一个正六边形。

并将其分为1~6个相等的扇区。

两电平SVPWM仿真报告

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 r、1U r、2U r、3U r、4U r 、5U r 、6U r 、7U r ，其中0U r 和7U r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。

两电平SVPWM算法

3 SVPWM的原理及实现方法随着电压型逆变器在高性能电力电子装置（如交流传动、不间断电源和有源滤波器）中的广泛应用，PWM控制技术作为这些系统的公用技术，引起人们的高度重视，并得到越来越深入的研究。

本章首先推导出SVPWM的理论依据，然后给出5段式和7段式SVPWM的具体实现方法。

SVPWM的基本原理空间矢量PWM从电机的角度出发，着眼于如何使电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场，即磁通正弦。

它以三相对称正弦波电压供电时交流电机的理想磁通圆为基准，用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通，并由它们比较的结果决定逆变器的开关状态，形成PWM波形。

由于该控制方法把逆变器和电机看成一个整体来处理，所得的模型简单，便于微处理器实时控制，并具有转矩脉动小、噪声低、电压利用率高的优点，因此目前无论在开环调速系统或闭环调速系统中均得到广泛的应用[2]。

设交流电机由理想三相对称正弦电压供电，有[2][14]cos2cos34cos3ssAsB ssCstuu tutωωπωπ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎡⎤⎢⎥⎛⎫⎢⎥=-⎥⎪⎢⎥⎝⎭⎥⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎛⎫-⎢⎥⎪⎝⎭⎣⎦（）其中，LU为电源线电压的有效值；LUsω电源电压的角频率，2s sfωπ=。

由于三相异步电动机的定子绕组空间上呈互差1200分布，定义电压空间矢量为2433()j jS sA sB sCU k U U e U eππ=++（）其中，SU为电压空间矢量，考虑到不同的变换，k可以取不同的值，如功率不变，电压电流幅值不变等[15~18]。

所采用交流电机的定子坐标系如图所示。

图交流电动机定子坐标系为了使合成空间矢量在静止三相坐标轴上的投影和分矢量相等，将k 值取为23，（这也是Park 变化所采用的系数）。

所以电压空间矢量可以表示为 24332()3j j S sA sB sC U U U e U e ππ=++ （）将（）式中的值代入式（）可得理想供电电压下的电压空间矢量23()32j t j t S m m U U e U e ωω--== （）其中，m U =；可见理想情况下，电压空间矢量为幅值不变的圆形旋转矢量。

SVPWM逆变器的控制分析与仿真研究

ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳＶＰＷＭＩｎｖｅｒｔｅｒＣｏｎｔｒｏｌＣＨＥＮＧＸｕ —ｃｈｅｎｇ
（ＳｔａｆｆＴｒａｉｎｉｎｇＳｔａｔｉｏｎｏｆＬａｎｚｈｏｕＲａｉｌｗａｙＢｕｒｅａｕ．ＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００５０．Ｃｈｉｎａ）
Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｉｓｉｏｎ
科技视鼻
科技・探索・争鸣
ＳＶＰＷＭ逆变器的控制分析与仿真研究
成旭晟（兰州铁路局职工培ｉＪＩｌ￣，甘肃兰州７３００５０）
【摘要】本文分析了电压空间矢量＂／ｇ］＠Ｊ（ＳＶＰＷＭ）￣－ｋ＠］的基本原理，在此基础上将ＳＶＰＷＭ和常规ｓＰｗＭ进行了对照和分析。利用ＭＡＴＩＡＢ
ＳＶＰＷＭｉｓｈｉｇｈｅｒ．
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】Ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ＳＶＰＷＭ；ＭＡＴＬＡＢ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
生旋转磁动势的情况相仿．三相定子电压空间矢量相加的合成空间矢量Ｕ是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，是每相电压值的２／３倍。电压空间矢量调制（ＳｐａｃｅＶｅｃｔ０ｒＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ．ＳＶＭ）的思想源于交电压空间矢量反映了三相电压综合作用的效果．三相电压与电压空间流异步电机变频调速．实现了定子电流的励磁分量与转矩分量之间的矢量的关系由Ｐｒａｋ变换来表示：解耦．使得矢量控制的交流变压变频调速系统在静、动态性能上完全２ Ⅱ ＾。ｏ＋＋Ｍ）（２）能够与直流调速系统相媲美。电压空间矢量脉宽调制（ＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＰＷＭ，ＳＶＰＷＭ）控制技术．也称为磁链跟踪控制技术，相比正弦脉宽调制式中，＝１２０￣，２／３为变换系数。指数项表示了三相绕组的空间位（ＳＰＷＭ）而言，ＳＶＰＷＭ具有高次谐波少、电压利用率高、线性范围宽和易置。按（２）式定义得到的合成矢量地是模长等于交流相电压峰值，以Ｗ于数字实现等优点．所以越来越受到人们的重视。借助ＭＡＴＬＡＢ强大为角速度匀速旋转的电压矢量的仿真建模能力．在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ工具箱中建立了基于ＳＶＰＷＭ控制的三１．２逆变器开关状态与电压空间矢量相逆变器仿真模型．并进行了仿真实验。通过与ｓＰＷＭ控制的三相逆以图２所示的逆变器直流电源中点０为参考点．三相输出的瞬变器仿真波形比较可知．ＳＶＰＷＭ控制方法相比ＳＰＷＭ控制方法的优ｒ，ｒ，时电压ＵＡＯ、、为＋或一。点是正确的。

SVPWM原理及逆变技术的仿真研究

SVPWM原理及逆变技术的仿真研究作者：张军凯韩峻峰来源：《计算技术与自动化》2016年第01期摘要：由于传统的正弦波脉宽调制（SPWM：SinusoidalPWM）技术直流母线电压利用率低，谐波成分高等，针对这一问题介绍瞬时空间磁链矢量圆轨迹法（SVPWM：SpaceVectorPWM）技术。

首先对SVPWM原理进行了详细的分析，在此基础上确定SVPWM 算法实现的基本流程，并将SVPWM技术应用于三相永磁同步电机控制系统中，在SIMULINK中建立整个系统的仿真模型，仿真结果表明SVPWM控制方法能够实现等效正弦电压的输入，为SVPWM控制策略在永磁同步电机调速系统中的应用提供了一定的理论依据。

关键词：SVPWM；永磁同步电机；逆变器；SIMULINK中图分类号：TM46文献标识码：A1引言在永磁同步电机调速系统中，电机电流变化的快慢决定了电机转速和转矩的响应速度。

与电流型逆变器相比电压型逆变器更能实现电流的快速变化。

目前，使用较多的逆变器控制方式有电流跟踪PWM方式、正弦波脉宽调制SPWM方式、瞬时空间磁链矢量圆轨迹方式（SVPWM方式）[1，2]。

电流跟踪PWM方式存在开关频率不固定的缺点，在实现时受到功率开关器件最高开关频率及控制系统响应时间的限制[3]。

SPWM是通过平滑的正弦波调制信号与高频三角波载波相比较得到PWM通断信号，二者交汇点确定逆变器的通断时刻，从而产生正弦波，但这种调制方式会产生高次谐波，对于电机控制十分不利[4]。

基于SVPWM方式的逆变技术具有转矩波动小，易于数字化编程实现、直流电压的利用率高等优点，目前在逆变器控制中得到了广泛地使用[5]。

本文深入分析了SVPWM的控制策略，并将此方式进行逆变器的开关控制，应用于永磁同步电机的调速控制中，并进行了仿真实验研究。

2SVPWM的原理瞬时空间磁链矢量圆轨迹法（SVPWM）就是在很短的一段时间间隔内，通过对电压型逆变器的开关状态的线性组合，得到磁链矢量轨迹为圆形的PWM方式[1，2]。

基于60°坐标系的两电平和NPC型三电平逆变器SVPWM算法研究

ｉｎｖｅｒｔｅｒＳＶＰＷＭｂａｓｅｄｏｎ６０。ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｏｍｉｔｃｏｍｐｌｅｘｔｉｇｒｏｎｏｍｅｔｒｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔ
型三电平逆变器ＳＶＰＷＭ算法能够避免复杂的三角函数运算，同时减少了输出电压谐波含量，使输出电压波
形更加正弦。关键词：６０。坐标系；逆变器；空间矢量脉宽调制中图分类号：ＴＭ４６４文献标志码：Ａ文章编号：１６７３ — ６５４０（２０１７）０６ — ００２４ — ０７
ｖｏｌｔａｇｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄｍａｄｅｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｗａｖｅｆｏｒｍｍｏｒｅｓｉｎｕｓｏｉｄａ１．
控制与应用技术；ＥＭＣＡ
、毫『札与控制应闻２０１７，４４（６）
基于６０。坐标系的两电平和ＮＰＣ型三电平逆变器ＳＶＰＷＭ算法研究
孙强，赵朝会，詹俊，夏莉（上海电机学院电气学院，上海
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｏｌｖｅａｌｏｔｏｆｔｒｉｇｏｎｏｍｅｔｉｒｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｗｏｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒ，ａｎｄｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｈｉｇｈｅｒｉｎｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅ．ＴｈｅＳＶＰＷＭａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎ６０。ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｔｗｏｌｅｖｅｌａｎｄｔｈｒｅｅｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒＳＶＰＷＭｉｎ６０。ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｗａｓ

基于PSCAD的两电平SVPWM的实现

基于PSCAD的两电平SVPWM的实现高林燕;吉同舟【摘要】According to the basic principle of the two-level space vector pulse width modulation (SVPWM), this paper creates a self-defined component in electromagnetic transient analysis software PSCAD/EMTDC in order to achieve SVPWM function. The main program is edited by FORTRAN language, which is mainly used to determine the reference voltage in the sector, calculate and distribute the working time for space vector and so on. The simulation is established in PSCAD/EMTDC by using the self-defined component. Simulation results demonstrate the correctness of the component.%根据两电平空间电压矢量脉宽调制( SVPWM)的基本原理,在电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC中,创建了自定义元件,以实现SVPWM功能.主程序用FORTRAN语言编写,主要包含参考矢量所在扇区判断、空间矢量工作时间计算、工作时间分配等功能模块.基于该元件,进行了仿真实验,仿真结果表明了元件的正确性.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2012(041)006【总页数】4页(P165-167,183)【关键词】空间矢量;PSCAD;自定义元件【作者】高林燕;吉同舟【作者单位】南京师范大学电气与自动化工程学院,江苏南京210042;南京师范大学电气与自动化工程学院,江苏南京210042【正文语种】中文【中图分类】TM150 引言PSCAD/EMTDC是电磁暂态分析软件，主要用于进行电力系统时域和频域计算仿真，用户在面板上可以构建电气连接图，输入元件参数，通过FORTRAN编译器进行编译运行［1］。

两电平SVPWM原理及仿真分析

两电平SVPWM 原理及仿真分析陈坚，李铭舜，贾亦敏，刘海信，刘东洋，杨睿中国矿业大学信息与电气工程学院电气信息类11-7班摘要在工业生产与日常生活中，SVPWM 技术的应用越来越普遍，越来越成熟。

在异步电机调速方面相比于调压调速，传统SPWM 调速等调速方法，性能更加优异。

本文旨在总结介绍SVPWM 基本原理，解释相关信息。

通过理论分析与仿真实验阐述了SVPWM 的一种简单实现方式，论证了相关原理的正确性，得出了一种可行的SVPWM 实现方式。

关键词： SVPWM 圆形磁场调制度SVPWM 原理简而言之：把逆变器和交流电动机视为一体，以圆形磁场为目标来控制逆变器工作。

三相对称正弦波电压供电时交流电机的理想磁通为圆形，此为基准磁通。

SVPWM 利用逆变器不同的开关模式产生实际磁通，使其逼近基准磁通，由比较结果决定逆变器开关状态，形成PWM 波形设直流母线侧电压为U dc ，逆变器输出的三相相电压为U A 、U B 、U C ，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量 U A (t)、U B (t)、U C (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°。

假设Um 为相电压有效值，f 为电源频率，则有：⎪⎩⎪⎨⎧+=-==)3/2cos()()3/2cos()()cos()(πθπθθm Cm B m A U t U U t U U t U 其中，ft πθ2=，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量 U(t)就可以表示为：θππj m j C j B A e U e t U e t U t U t U 23)()()()(3/43/2=++=可见 U(t)是一个旋转的空间矢量，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ω=2πf 按逆时针方向匀速旋转的空间矢量，而空间矢量 U(t)在三相坐标轴（a ，b ，c ）上的投影就是对称的三相正弦量。

两电平SVPWM原理及仿真分析

1
�� − �� − �� 4
�� = �� + �� ／2 �� = �� + �� ／2 计算Ta、Tb、Tc的模型图如图4 所示。
根据电压矢量不同的扇区求出2个相邻矢量的作用时间�� ，�� ，按表1取值。采用多路开关可构成模型图。当�� + �� > �� 时取 �� 1 = �� = �� + �� 2 �� + ��
�� 60 将�� 、�� = 3 �� 、�� = 3 �� = 0代入上 2 2
º
式，得 �� = 3 sin(60º − ��) �� = 3 sin ��
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

两电平SVPWM仿真报告

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。

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。

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法-概述说明以及解释

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分应该对二电平和三电平逆变器svpwm调制方法进行简要介绍，说明其在逆变器领域中的重要性和应用。

可以按照以下方式编写该部分的内容：概述逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，广泛应用于电力电子领域。

在逆变器的调制方法中，svpwm是一种常用且有效的调制技术。

根据逆变器的拓扑结构的不同，svpwm调制方法可以分为二电平和三电平两种。

二电平逆变器svpwm调制方法通过对逆变器开关管的控制，使输出波形接近正弦波，并最大化功率输出。

其调制原理是将高频三角波与标准正弦波进行比较，通过控制开关管的导通时间实现输出波形的控制。

二电平逆变器svpwm调制方法具有简单、可靠的特点，在许多应用中得到广泛使用。

相比之下，三电平逆变器svpwm调制方法引入了一个额外的中点电压，可以提供更高的输出电压质量。

其调制原理是将标准正弦波与两个输出电压等级的三角波进行比较，通过控制开关管的导通时间和电平，实现输出波形的更精确控制。

三电平逆变器svpwm调制方法适用于高功率应用和对输出电压质量要求较高的场景。

本文将重点探讨二电平和三电平逆变器svpwm调制方法的调制原理和实现方式，比较其优缺点，并对其应用前景进行展望。

二电平和三电平逆变器svpwm调制方法的研究对提高逆变器效率、降低谐波失真以及满足不同应用需求具有重要意义。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的结构进行概括和简要说明。

可以按照以下方式编写:本文主要围绕着二电平逆变器SVPWM调制方法和三电平逆变器SVPWM调制方法展开讨论。

文章结构如下：第一部分为引言，包括概述、文章结构和目的。

在概述中，将会介绍逆变器的作用和重要性，以及SVPWM调制方法在逆变器中的应用背景。

文章结构将会简要列举本文的章节和主要内容。

目的部分将明确本文旨在比较二电平和三电平逆变器SVPWM调制方法的优劣以及探讨其应用前景。

(完整word版)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。

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。

(完整版)SVPWM仿真

SVPWM仿真与分析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。

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。

第一章SVPWM基本原理随着微电子技术、计算机控制技术以及电力电子技术的发展，正弦脉宽调制（SPWM）策略已广泛应用于交流变频调速系统中，但是SPWM方法不能充分利用馈电给逆变器的直流电压；SPWM是基于调节脉冲宽度和间隔来实现接近于正弦波的输出电流，但是仍会产生某些高次谐波分量，引起电机发热、转矩脉动甚至系统振荡；另外，SPWM适合模拟电路，不便于数字化实现。

在交流电机调速的磁通轨迹控制思想的基础上，发展产生了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）方法。

SVPWM物理概念清晰、算法简单且适合数字化实现，在输出电压或电机线圈电流中产生的谐波少，提高了对电压源逆变器直流供电电源的利用率。

1.13s/2s变换交流电动机三相对称绕组通以三相对称电流可以在电动机气隙中产生空间旋转的磁场，在功率不变的条件下，按磁动势相等的原则，三相对称绕组产生的空间旋转磁场可以用两相对称绕组来等效。

这就是矢量坐标变换中的三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换（简称3S/2S变换）。

如图1-1所示。

对三相电进行3S/2S变换，将u，u，u分解到u，u坐标轴上。

可有：abc a Pu=u一ucos60。

一ucos60。

a abcu-0u+ucos30。

一ucos30。

式i-iP abc整理可得：式1-2c图1-13S/2S 变换对于三相交流电u ,u ,u 有:abcu -U cos （®t ）am<u -U cos （①t —120。

）b mu —U cos （®t +120。

） cm 将u ,u ,u 代入式1-2中，可得结果:abcu auPUcosmsin在进行3s/2s 变换时，希望得到等幅值变换，所以式1-2 式1-3式1-4中添加一个系数C=2/3。

两电平电压型逆变器的SVPWM控制仿真

两电平电压型逆变器的SVPWM控制仿真袁登科杨超陶生桂袁登科先生，同济大学电气工程系讲师、博士；杨超先生，博士研究生；陶生桂先生，教授、博导。

关键词：两电平电压型逆变器空间矢量脉宽调制技术 MATLAB电压空间矢量脉宽调制(Space Vector PWM，SVPWM)控制技术也称为磁链跟踪控制技术，它是从控制交流电动机的角度出发，最终目的是在电动机气隙空间形成旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。

空间矢量脉宽调制方法凭借其优越的性能指标、易于数字化实现等特点，自提出以来就成为研究的热点，不仅可以应用在各种交流电气传动系统中，而且在电力系统功率因数的调节以及各种利用清洁能源发电的分布式发电系统中都得到很好的应用。

一两电平逆变器的工作原理两电平电压型逆变器主电路如图1所示，电压型逆变器的典型工作方式是180°导通方式，任何时刻都有不同相的三只主管导通，每次换相都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此又称为纵向换相。

同相中上下两桥臂中的两只主管称为互补管（即控制脉冲是互反的），它们交替导通。

在换流瞬间，为了防止同一相上下两臂的主管同时导通而引起直流电源的短路，通常采用“先断后通”的方法，即先给应关断的主管关断信号，待其关断后留一定时间裕量，然后再给应导通的主管开通信号，两者之间留一个短暂的死区时间。

早期由于开关频率的限制，电压型逆变器工作在方波模式下，此时输出的相电压（参考电位为图1中的N’）如图2所示，可以看出相电压是六阶梯波，故而该模式又称为六阶梯波模式。

根据傅立叶分析可以知道此时的相电压中的各次谐波分量为：⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=⎟⎠⎞⎜⎝⎛++++=∑n d d AN sin ωi n 1sin ωi π2U sin13ωi 131sin11ωi 111sin7ωi 71sin5ωi 51sin ωi π2U u ’根据上式可以知道，在直流环节电压恒定的情况下，逆变器输出的基波正弦电压是一个恒定的值。

两电平SVPWM仿真报告

两电平SVPWM仿真报告SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种常用的电力电子调制技术，旨在实现直流电电压的变换为适应交流电电压，从而实现直流电与交流电之间的能量转换。

本文将介绍SVPWM的基本原理和仿真结果，并分析其优缺点以及在不同应用领域的适用性。

SVPWM的基本原理是利用采样周期内的空间矢量来控制工作周期，从而通过改变开关器件的导通时间来实现电压的调制。

在SVPWM控制中，首先将三相电压转换为两相静止坐标轴上的矢量，然后将矢量进行向量量化，最后利用PWM技术产生开关信号，通过控制开关时间比例来实现输出电压的调制。

SVPWM的基本流程如下：1.根据电压指令计算矢量大小和矢量角度。

2.根据电压指令确定所需的扇区，并计算过零点。

3.通过矢量变换得到三相电压的αβ坐标。

4. 通过向量量化将αβ坐标转换为abc坐标。

5.根据开关状态决定每个开关的占空比，并产生PWM信号。

SVPWM的仿真实验可以通过MATLAB等软件实现。

在仿真过程中，可以设置不同的电压指令和扇区，以观察输出电压的变化情况。

同时，可以通过比较SVPWM与其他调制技术（如SPWM）的输出结果，对SVPWM的优势进行验证。

仿真结果显示，SVPWM在输出电压的调制上具有较高的精度和灵活性。

与传统的SPWM相比，SVPWM在输出波形的总谐波失真较小，并且具有更高的功率因数。

此外，SVPWM可以通过调整电压指令和扇区选择，实现不同电压和功率的输出。

在工业应用中，SVPWM常用于交流电机调速和电力电子变频器等领域，以提高系统的效能和可靠性。

然而，SVPWM也存在一些缺点。

首先，SVPWM的实现相对复杂，需要对控制算法和开关信号进行精确计算和控制。

其次，在高功率应用中，SVPWM可能需要较高的开关频率，以保证输出电压的质量。

这可能会带来功率损耗和电磁干扰等问题。

因此，在实际应用中，需要综合考虑SVPWM 的优点和缺点，并根据具体情况选择合适的调制技术。