三电平svpwm逆变器matlab仿真原理及介绍

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三电平SVPWM实现原理

S b1
Sc1
C 1
+
Sa2
Sb 2
Sc 2
L c
R
a O +
Sa3
Sb3
b
Sc3
ea eb
ec
n
C 2 N
Sa 4
Sb 4
Sc 4
图 4 三相三电平变流器的开关函数模式主电路结构图
在三相三电平 VSR 拓扑结构中，为分析方便，首先定义单极性三值逻辑开关函数 S x 为：
1 S x 0 1 当( S x1 , S x2 , S x3 , S x4 ) (1,1, 0, 0), 输出电压U dc / 2 当( S x1 , S x2 , S x3 , S x4 ) (0,1,1, 0), 输出电压0 当( S x1 , S x2 , S x3 , S x4 ) (0, 0,1,1), 输出电压-U dc / 2
VDa4
VTa4
VTa 4
VDa4
VDa4
N
(a)VTa1、VTa 2导通
(b)VDa 5、VTa 2导通
(c)VDa 3、VDa 4导通
图 2 三电平变流器 a 相电流流向(负载电流为正)
P
VTa1
P
Байду номын сангаасVD a1
VTa1
P
VDa1
C 1
+
VDa5
VTa2
C 1
VDa2
+
VDa5
VTa 2
VTa1
VDa1
VDa2
C 1
+
VDa5
VTa 2
VDa2
O + C 2 N
VD a6

三电平SVPWM算法研究及仿真

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。

三电平SVPWM逆变器仿真原理及介绍

Index Terms—Induction motor drive, neural network, space-vector pulsewidth modulation, three-level inverter.
I. INTRODUCTION
T HREE-LEVEL insulated-gate-bipolar-transistor (IGBT)or gate-turn-off-thyristor (GTO)-based voltage-fed converters have recently become popular for multimegawatt drive applications because of easy voltage sharing of devices and superior harmonic quality at the output compared to
J. O. P. Pinto was with the Department of Electrical Engineering, The University of Tennessee, Knoxville, TN 37996-2100 USA. He is now with the Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Campo Grande, MS 79070-900 Brazil (e-mail: jpinto@).
Subrata K. Mondal, Member, IEEE, João O. P. Pinto, Student Member, IEEE, and Bimal K. Bose, Life Fellow, IEEE
Abstract—A neural-network-based implementation of space-vector modulation (SVM) of a three-level voltage-fed inverter is proposed in this paper that fully covers the linear undermodulation region. A neural network has the advantage of very fast implementation of an SVM algorithm, particularly when a dedicated application-specific IC chip is used instead of a digital signal processor (DSP). A three-level inverter has a large number of switching states compared to a two-level inverter and, therefore, the SVM algorithm to be implemented in a neural network is considerably more complex. In the proposed scheme, a three-layer feedforward neural network receives the command voltage and angle information at the input and generates symmetrical pulsewidth modulation waves for the three phases with the help of a single timer and simple logic circuits. The artificial-neural-network (ANN)-based modulator distributes switching states such that neutral-point voltage is balanced in an open-loop manner. The frequency and voltage can be varied from zero to full value in the whole undermodulation range. A simulated DSP-based modulator generates the data which are used to train the network by a backpropagation algorithm in the MATLAB Neural Network Toolbox. The performance of an open-loop volts/Hz speed-controlled induction motor drive has been evaluated with the ANN-based modulator and compared with that of a conventional DSP-based modulator, and shows excellent performance. The modulator can be easily applied to a vector-controlled drive, and its performance can be extended to the overmodulation region.

(整理)三电平逆变器的SVPWM控制与MATLAB仿真研究.

摘要近年来，三电平逆变器在大容量、高压的场合得到了越来越多的应用。

在其众多的控制策略中，SVPWM算法具有调制比大、能够优化输出电压波形、易于数字实现、母线电压利用率高等优点。

本文首先对三电平逆变器技术的发展状况进行了综述，分析了三电平逆变器的几种拓扑结构，控制策略以及各自的优缺点。

其次，以二极管箝位式三电平逆变器为基础，阐述了三电平逆变器的工作原理、数学模型，分析了空间电压矢量控制策略的原理，对三电平逆变器空间电压矢量的控制算法进行了改进，引进了大扇区和小三角形的判断方法，给出了扇区和小三角形区域的判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量作用时间和作用顺序以及开关信号的产生方法。

最后，采用MATLAB/Simulink进行仿真分析，一个一个模块的搭建仿真模块，然后把各个模块连接起来，实现了对三电平逆变器的SVPWM控制算法的仿真，观察系统的输出波形，分析波形，并进行比较，验证了算法的可行性。

关键词：三电平逆变器空间电压矢量控制（SVPWM） MATLAB仿真ABSTRACTRecently, three-level inverter in the large capacity and high pressure situation got more and more applications fields. Among many of modulation strategies, SVPWM has been one of the most popular research points. The main advantages of the strategy are the following: it provides larger under modulation range and offers significant flexibility to optimize switching waveforms, it is well suited for implementation on a digital computer, it has higher DC voltage utilization ratio. Initially, summing up the development condition of three-level inverter technology, analyzed the structure of three-level inverter topological, the control strategy and their respective advantages and disadvantages.Secondly, the paper based on the ground-clam -p diode type three-level inverter, expounds the work principle of three-level inverter, and analyzes the principle of the SVPWM. By improving the three-level inverter SVPWM control algorithm, this paper introduces the estimation method of the big sectors and the small triangles, and proposes the judgment rules for large sector and triangle region and puts forward the corresponding output sequence of the synthesis reference voltage vector and optimizes the function sequence of switch vector.Finally ,using MATLAB/SIMULINK to carry on the simulation analysis. Building the simulation system model to realized to three-level inverter SVPWM control algorithm, and to confirmed the algorithm feasibility.Keywords:Three-level inverter; space voltage vector control (SVPWM); MATLAB simulation目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 课题目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 拓扑结构 (2)1.2.2 控制策略 (5)1.3 课题任务要求 (6)1.4课题重点内容 (6)2 三电平逆变器的原理 (7)2.1二极管箝位型三电平逆变器 (8)2.1.1二极管箝位型逆变电路的工作原理 (8)2.1.1 二极管箝位型逆变电路的控制要求 (11)2.1.2 三电平逆变器的数学模型 (11)2.2 三电平SVPWM控制技术 (14)2.2.1三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换 (14)2.2.1 SVPWM控制原理 (16)3 三电平SVPWM算法研究 (19)3.1 参考矢量的位置判断 (19)3.1.1 扇区判断 (19)3.1.2 小三角形的判断 (20)3.2 输出矢量的确定 (21)3.3计算各个矢量的作用时间 (21)3.4 空间电压矢量作用顺序 (23)4 三电平逆变器的MATLAB仿真 (26)4.2 扇区的判断 (27)4.3 小三角形判断 (28)4.4 时间计算 (29)4.5 矢量的作用顺序 (29)4.5.1七段式SVPWM时间分配 (29)4.5.2矢量状态次序 (29)4.6 矢量状态到开关状态 (33)5 三电平逆变器的仿真结果分析 (35)总结 (46)参考文献 (48)致谢 (49)1 绪论1.1 课题目的及意义从20世纪90年代以来，以高压IGBT、IGCT为代表的性能优异的复合器件的发展受人关注，并在此基础上产生了很多新型的高压大容量变换拓扑结构。

NPC三电平逆变器SVPWM算法的研究及仿真实现

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｒｅｌｖｌｉｖｅｔｒｉｎｆｔａｎｃｍｐｎｅｔｆａｍｅｕｍ— ｌａｅｈｉｈｐｗｅｙ — ｅ —ｅｅｎｒｅｓｏｅｏｈｅｍｉｏｏｎｓｏｄｉｖｏｔｇｇｏｒｓｓｔｒ，ａｅｎｎｄＳＶＰＷＭｌｏｒｔａｇｉｈｍｓｔｙｐｒｈｅｅｎＷｅｄｓｕｓｉｈｉｔｙｔａｉｒｎｃｐｌｓｉｈｅｋｅａｔｔｒｉ．ｉｃｓｎｔｓｓｕｄｈｅｂｓｃｐｉｉｅ
（．国矿业大学信电学院，苏徐州１中江２１０；．２０８２淮海工学院电子工程系，苏连云港江２２０）２０５
摘
要：电平逆变器是中压大功率系统的主要组成部分之一，ＳＷＭ算法又是其关键部分。三而ＶＰ
论述了三电平空间矢量算法（ＶＰＳＷＭ）的基本原理，阐述了其与两电平算法之间的关系。在此基
础上，借鉴了两电平空间矢量算法的仿真方法，出了在Ｓｍｕｉｋ环境下三电平空间矢量算法的给ｉｌｎ
实现方法。最后给出了两种调制下的仿真结果，而验证了该方法的正确性和可行性。从关键词：电平；ＶＰ三ＳＷＭ算法；ｉｌｋ仿真Ｓｍｕｉｎ中图分类号：Ｍ４４Ｔ６文献标识码：Ａ
２．Ｄｅｔｏｅｔｏｉａｇｎｅｉｇｐ．ｆＥｌｃｒｎｃｌＥｎｉｅｒｎ，ＨｕｉａｎｔｔｔｆＴｅｈｏｏｙａｈｉｓｉｅｏｃｎｌｇ，Ｌｉｎｕｇｎ２０５，ＣｉａＩｕａｙｎａｇ２２０ｈｎ）

基于MATLAB的三电平逆变器SVPWM仿真研究

拓扑结构解决了开关管耐压问题并降低了电磁干扰和对负载电机的冲击，具有输出谐波含量低等优点．
图１二极管箝位式三电平逆变器拓扑结构
２三电平空间电压矢量原理
理想情况下三电平逆变器每相的电路结构与一个
滤波和交流柔性供电等领域．由于逆变器直流侧采用电容分压，中点电流的存在会导致中点电位振荡，引起电容电压不平衡问题＿］这也是逆变器应用中普遍存在的问题．１，ＮＰＣ三电平逆变器的优点在于其输出的波形更接近正弦波，电压变化率相较于两电平逆变器明显降低，电磁干扰（ＭＩ和抑制谐波等方面具有明显优势．Ｅ）随着开关频率的增加三电平的效率也在提高，开在关频率高于１ｋ０Ｈｚ的场合三电平逆变器的电压利用率可提高１左右．ＶＰ５／９６ＳＷＭ具有易于数字实现、良
若Ｓ一０则相输出电平０，Ｓ若一一１ｚ相输出电平Ｎ，则由此分析可知三相三电平逆变器就可输出
收稿日期：０１１ — ７２１－０１
作者简介：鹿
水（９５）男，东淄博人，士研究生．１８一，山硕
对。点的电平为０当Ｓ，３和Ｓ４同时导通时输出端ａ。对点的电平为一Ｖ／，以每相桥臂可以输出三个电平２所
状态．根据以上分析可知Ｓ、３不能同时导通并且Ｓ１Ｓ１和Ｓ、２和Ｓ３Ｓ４的工作状态恰好相反且为互补状态．该

基于SVPWM三相逆变器在MATLAB下的仿真研究.doc

基于SVPWM 三相逆变器在MATLAB 下的仿真研究摘要：介绍了电压空间矢量脉宽调制控制算法的基本概念; 并简要介绍了利用多种实际矢量合成所需电压矢量的方法及具体的实现算法; 最后,利用 Matlab 的 Simulink 工具箱,建立了SVPWM 逆变器的仿真模型,通过仿真波形可知,该算法是正确的,并分析了逆变器输出的交流电压和电流的谐波。

关键词：SVPWM 、Simulink 、三相逆变器0 引言电压空间矢量脉宽调制( Space Vector PWM,SVPWM) 控制技术,也称作磁链跟踪控制技术,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依附其优越的性能指标、易于数字化实现等优点,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有很好的应用前景。

1 SVPWM 逆变器的原理1.1 电压空间矢量电压空间矢量是研究交流电动机三相电压与电动机旋转磁场关系而提出的虚构物理量。

在空间按 120°对称分布的三相电机定子绕组上施加三相对称电压()1)32sin()32sin(sin ⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫+=-==πωπωωt U u t U u t U u m c m b m a在定子绕组中即产生定子电流和磁通。

对单个绕组而言,产生的磁通是脉振的,它仅在固定的绕组轴线位置上有大小和方向的变化,但是在三相绕组的配合作用下,在电机的气隙中就产生了合成的旋转磁场。

电压和电流是时间变量,并没有空间的概念,但是电动机三相绕组产生的旋转磁场是空间和时间的变量,它的大小和空间位置随时间变化,一般以矢量表示。

时空变化的旋转磁场由三相电压产生,为了描述三相电压与电动机旋转磁场的关系,提出了电压空间矢量的概念。

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矢量的关系由 Park 变换来表示:)2()(322401200 j C j B j S e u e u e u u A ++=式中,u s 为电压空间矢量,u A 、u B 、u C 为三相相电压,2/3为变换系数,指数项表示了三相绕组的空间位置。

用MATLAB_仿真SVPWM模块

用MATLAB 仿真SVPWM 模块，给出程序和输出波形？1 SVPWM 仿真原理SVPWM 是确定三相逆变电源电力电子器件开断时刻的一种方式。

三相桥式逆变电路每个桥臂有两个开关管，其开关信号互补。

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V4（100）、V6（110）、V2（010）、V 3（011）、V1（001）、V5（101）和2个零矢量V0（000）、V7（111）。

为了得到旋转空间矢量V ，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V 所在扇区边界的两个相邻特定矢量Vx 和Vy 及零矢量Vz 合成一个等效的电压矢量V ，调控V 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Vx 存在Tx 时间、Vy 存在Ty 时间以及零矢量Vz 存在T0时间来等效，即VxTx+VyTy+VzT0=VTs=V(Tx+Ty+T0)（1）将Vx=2/3VD 、Vy=2/3VDej600、Vz=0代入上式，得)60sin(30θ-=VdcVplm Ts Tx （2） θsin 3VdcVplm Ts Ty =（3） )30cos(3100θ--=VdcVplm Ts T （4）通过矢量V 所在的二维静止坐标系α轴和β轴的分量u α、u β来计算电压矢量所在的扇区（我们把圆周分成6个扇区，扇区序号用N 表示）。

若u β＞0，则A=1，否则A=0；若3u α-u β＞0，则B=1，否则B=0；若-3u α-u β＞0，则C=1，否则C=0。

扇区N=A+2B+4C 。

每个扇区内的矢量有扇区所在的两个边界矢量和零矢量共同合成，其作用时间如上所说。

利用MATLAB/SIMULINK 仿真，其仿真框图如下图3.1 基于SVPWM逆变器仿真框图图3.1中SVPWM模块为根据空间矢量控制方法确定电力电子器件开关时刻模块。

三电平逆变器的SVPWM控制与MATLAB仿真研究

三电平逆变器的SVPWM控制与MATLAB仿真研究三电平逆变器是一种常用的电力电子设备，具有输出波形质量高、效率高、功率密度大等优点。

SVPWM是一种常用于三电平逆变器的控制算法，可以实现对输出电压的精确调节。

本文将对SVPWM控制算法进行研究，并使用MATLAB进行仿真验证。

首先，介绍三电平逆变器的基本原理。

三电平逆变器由两个半桥逆变器和一个中间电压平衡电路组成。

其工作原理是通过控制两个半桥逆变器的开关状态，将输入直流电压转换为输出交流电压。

为了实现高质量的输出波形，需要对逆变器的开关状态进行精确控制。

SVPWM是一种常用的控制算法，通过控制逆变器的开关状态来实现对输出电压的精确控制。

SVPWM控制算法的基本原理是将三相交流信号转换为空间电压矢量，然后通过控制逆变器的开关状态来实现对输出电压的调节。

该算法采用三角波进行调制，根据三角波和参考信号之间的相位差确定逆变器的开关状态。

具体来说，根据参考信号和三角波的相位关系，可以将逆变器的开关状态分为六个不同的区间。

在每个区间中，逆变器的开关状态发生变化，从而实现对输出电压的调节。

为了验证SVPWM控制算法的性能，我们使用MATLAB进行仿真。

首先，我们需要建立逆变器的数学模型。

逆变器的数学模型可以通过电路方程和开关动态方程来建立。

然后，我们可以编写MATLAB代码来实现SVPWM控制算法。

在代码中，需要定义参考信号和三角波的频率和幅值，并根据相位差确定逆变器的开关状态。

最后，我们可以通过MATLAB的仿真工具来模拟逆变器的工作过程，并观察输出电压的波形和频谱。

通过对SVPWM控制算法的研究和MATLAB的仿真验证，可以得出以下结论。

首先，SVPWM控制算法可以实现对三电平逆变器输出电压的精确控制。

其次，通过调整参考信号和三角波的频率和幅值，可以实现不同频率和幅值的输出电压。

最后，MATLAB的仿真工具可以有效地验证SVPWM控制算法的性能，并对三电平逆变器的工作过程进行可视化分析。

三电平SVPWM算法的仿真

三电平SVPW算法的仿真1SVPWM算法的研究背景及意义三电平逆变器PWM技术主要对输出电压的控制，逆变器本身运行状态的控制，包括直流电容的电压平衡控制、输出谐波控制、所有功率开关的输出功率平衡控制、器件开关损耗控制等。

目前研究比较多的是应用比较广泛的空间电压矢量调制法（SVPW）M 。

空间电压矢量调制法（SVPWM是一种建立在空间电压矢量合成概念上的脉宽调制方法，采取这种方法，电压的利用率高，易于数字化实现，输出波形质量好，接近正弦，合理安排空间矢量，不仅可以降低开关频率，而且减少开关损耗。

所以，本文选用空间电压矢量调制（SVPW）M 作为三电平逆变器的控制方法。

2三电平基本空间矢量以交流电机为负载的三相对称系统，当在电机上加三相正弦电压时，电机气隙磁通在静止坐标平面上的运动轨迹为圆形。

设三相正弦电压瞬时值表达式为：，（ 2.1 ）则它们对应的空间电压矢量定义为：（ 2.2 ）在空间矢量平面上，三电平逆变器的同一基本矢量对应不同的开关状态，说明逆变器输出的基本矢量所对应的开关状态数目具有一定的冗余度。

按照基本矢量幅值的不同进一步分类，可以将19 个基本矢量及其对应的度低组开关状态分为四类，分别称为长矢量、中矢量、短矢量和零矢量。

3 参考电压矢量合成的原则为了让三电平逆变器输出的电压矢量接近圆形，并最后得到圆形的旋转磁通，只有利用逆变器的输出电平和作用时间的有限组合，用多边形去接近圆形。

在采样周期内，对于一个给定的参考电压矢量Vref' 可以用三个基本电压矢量来合成，根据伏秒平衡原理，其中T1、T2、T3分别为V1 V2、V3矢量对应的作用时间，Ts为采样周期。

根据此方程组可以得到各基本矢量的作用时间。

然后根据基本矢量与开关状态的对应关系，结合其它要求确定所有的开关状态及其输出形式。

根据以上所说原则，为了实现三电平逆变器的SVPW控制，在每个采样周期内，应分为以下三个步骤：（1）区域判断。

三电平SVPWM算法研究及仿真

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。

三电平逆变器SVPWM仿真

三电平逆变器SVPWM仿真
三电平逆变器拓扑有多种，主要有二极管钳位式、飞跨电容式、级联等。

主要分析二极管钳位式三电平逆变器的原理并进行SVPWM控制仿真。

一、三电平逆变器原理
二极管钳位式三电平逆变器基本拓扑
以A相为例，当s1、s2导通，s3、s4关断，输出端电压为Udc/2；
当s1、s4关断，s2、s3导通时，输出端电压为0；
当s1、s2关断，s3、s4导通时，输出端电压为-Udc/2；
三电平逆变器每相有三个工作状态，分别是1（Udc/2），0（0），-1（-Udc/2），仿照两电平可以定义Sx=1、0、-1，就可以类似得到三电平的矢量表达式：
由于三电平每相桥臂都有三个输出状态，所以共有27个矢量，其组合方式如矢量图所示：
二、三电平逆变器仿真
由两电平SVPWM原理推导三电平SVPWM原理，仍然要分为三步：
（1）区域判断，判断出合成矢量的三个基本矢量
（2）时间计算，也就是每个矢量的作用时间即占空比
（3）时间状态分配，将矢量状态转换到时间状态，及桥臂的开关状态
仿真原理图
SVPWM控制框图：
桥臂输出端线电压及相电压波形。

基于matlab的三相三电平逆变器SVPWM算法

∙基于matlab的三相三电平逆变器SVPWM算法∙2010-11-11 10:00:00 来源：中国自动化网浏览：199 网友评论条点击查看摘要：本文介绍了二极管中点箝位式三电平电压型逆变器为主电路的逆变装置，详细分析了三相三电平逆变器SVPWM传统算法的原理，详细阐述了SVPWM波形发生的方法，在Matlab/simulink里以三电平逆变器为对象进行了仿真分析。

仿真结果与二电平进行了比较，结果证实了三电平控制方法的有效性和模型的正确性,为三电平逆变器的研究提供了一个有效的参考。

伴随着高速列车的引进，我国铁路事业进入了高速时代，其中对CRH2机车关键技术的研究已经有突破性进展。

该车上的变频装置属于大容量、高电压变频装置，由于目前的单管容量以及传统的两电平的控制方式均无法满足应用要求，于是采用三电平控制器，三电平可以使开关器件承受的压降降低、改善输出波形的波形质量、减小逆变器和负载收到的冲击等优点，采用在高速列车动车组上。

所谓三电平每相桥臂由4个电力电子开关器件串联组成，直流回路中性点0(其电位为零)由2个箝位二级管引出，分别接到上、下桥臂的中间，这样，每个电力电子开关器件的耐压值可降低一半，故结构更适合于中压大功率交流传动控制，这也是目前广泛应用的拓扑结构。

三电平中点箝位式逆变器主电路如图1所示。

图1 三电平中点钳位式逆变器主电路三电平逆变器的Park矢量为（1）通常，逆变器利用开关器件的开通和关断经由各相只输出+Udc/2，0，-Udc/2三种电压，通式(1)变换，输出电压矢量仅有27种类型，也就是说逆变器输出27种基本矢量，如表1所示。

这里，一般将幅值为2Udc/3的矢量定义为大电压矢量，如PNN，PPN；幅值为3 Udc/3的矢量定义为中电压矢量，如PON；幅值为Udc/3的矢量定义为小电压矢量，如POO，ONN。

以上三类矢量可以分别简称为大矢量、中矢量和小矢量。

基本矢量类型对应的三相输出开关状态长矢量pnn ppn npn npp nnp pnp中矢量Pop opn npo nop onp pno短矢量Poo onn ppo oon opo nonOpp noo opp noo pop non零矢量Ppp ooo nnn表1 三电平矢量表为了实现三电平逆变器的SVPWM控制，在每个采样周期内，应分为一下三个步骤: (l)区域判断。

三电平SVPWM算法的仿真

三电平SVPWM算法的仿真作者：杨辉来源：《中国科技纵横》2015年第20期【摘要】针对现在开关频率的不合理，导致能耗大的问题，从而提出了空间电压矢量调制法（SVPWM）。

它是一种建立在空间电压矢量合成概念上的脉宽调制方法。

采取这种方法的好处是电压的利用率高，易于数字化实现，输出波形质量好，接近正弦，合理安排空间矢量，可以降低开关频率，减少开关损耗。

所以，本文选用空间电压矢量调制（SVPWM）作为三电平逆变器的控制方法。

【关键词】SVPWM 电压波形损耗1 SVPWM算法的研究背景及意义三电平逆变器PWM技术主要对输出电压的控制，逆变器本身运行状态的控制，包括直流电容的电压平衡控制、输出谐波控制、所有功率开关的输出功率平衡控制、器件开关损耗控制等。

目前研究比较多的是应用比较广泛的空间电压矢量调制法（SVPWM）。

空间电压矢量调制法（SVPWM）是一种建立在空间电压矢量合成概念上的脉宽调制方法，采取这种方法，电压的利用率高，易于数字化实现，输出波形质量好，接近正弦，合理安排空间矢量，不仅可以降低开关频率，而且减少开关损耗。

所以，本文选用空间电压矢量调制（SVPWM）作为三电平逆变器的控制方法。

2 三电平基本空间矢量以交流电机为负载的三相对称系统，当在电机上加三相正弦电压时，电机气隙磁通在静止坐标平面上的运动轨迹为圆形。

设三相正弦电压瞬时值表达式为：，（2.1）则它们对应的空间电压矢量定义为：（2.2）在空间矢量平面上，三电平逆变器的同一基本矢量对应不同的开关状态，说明逆变器输出的基本矢量所对应的开关状态数目具有一定的冗余度。

按照基本矢量幅值的不同进一步分类，可以将19个基本矢量及其对应的度低组开关状态分为四类，分别称为长矢量、中矢量、短矢量和零矢量。

三相SVPWM逆变电路MATLAB仿真

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)βcU θβu αu 1sv U 2sv U 3sv U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U sv 1、U sv 2、U sv 3来等效参考电压矢量。

若1.2 合成矢量ref U 所处扇区N 的判断三相坐标变换到两相βα-坐标：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡)()()(23- 23 021- 21- 132)()(t t t t t u u u u u co bo ao βα （1.1）根据u α、u β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可以发现，扇区的位置是与u β、 u u βα-3及u u βα--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NN=A+2B+3C （1.2）其中，如果u β ＞0，那么A=1,否则A=0如果u u βα-3 ＞0，那么B=1,否则B=0 如果u u βα--3 ＞0，那么C=1,否则C=01.3 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。

基于Matlab的三电平逆变器SVPWM算法设计

3
V=
2 (Va + αVb + α 2Vc )(α = e j 2π 3 ) 3
这一思想也可以用来分析三相逆变器供电时异步电机气隙中磁通矢量的运行轨迹。设此时逆变器输出端电压为 Vao ， Vbo ， Vco ，电机上的相电压为 VaN ， VbN ， VcN ，电机中性点对逆变器参考点电压为 VNo ，也就是零序电压。这里 N 为电机中性点，o 为逆变器直流侧零电位参考点，此时，前述电机的定子电压空间矢量为 Vs = 2 2 (VaN + αVbN + α 2VcN ) = (Vao + αVbo + α 2Vco ) = Vsα + jVsβ 3 3
其中， S x = 1 ，第 x 相输出电平 p； S x = 0 ，第 x 相输出电平 o，这里 x 为 a、b 或 c；，第 x 相输出电平 n。因此，三相三电平逆变器就可以输出 33 = 27 种电压状态组合，对应 27 组不同的逆变器开关状态。此时，仍定义电压空间矢量为 V 1 V (k ) = Vdc ( Sa + α Sb + α 2 Sc ) = dc [(2 Sa − Sb − Sc ) + j 3( Sb − Sc )] 3 6 则在 α − β 平面上，三电平逆变器 27 组开关状态所对应的空间矢量如图 2-1 所示。图中标出了不同开关状态组合和空间矢量的对应关系，如其中 pon 表示 a、b、c 三相输出对应的开关状态为正、零、负。另外可以看出，同一电压矢量可以对应不同的开关状态，越往内层，对应的冗余开关状态越多。从最外层的六边形向里每进一层，矢量对应的开关状态冗余度增加 1，例如最外层的长矢量及中矢量冗余度为 1，即只有一个对应的开关状态；短矢量的冗余度为 2，最里层的零矢量的冗余度为 3。因此， α − β 平面上的 27 组开关状态实际上只对应着 19 个空间矢量，这些矢量被称为三电平逆变器的基本空间矢量，简称

基于Matlab的三电平SVPWM逆变器的仿真实现

基于Matlab的三电平SVPWM逆变器的仿真实现常国祥;金琴;宋红超;赵杰【摘要】A neutral point clamped three-level inverter is used to explain the scheme. We briefly analyze working principle and algorithm of SVPWM, proposing a simple building method of sector judge-ment model basedon Matlab. Through the observation and analysis of the simulation waveform, the cor-rectness of the algorithm is verified, also providing the basis for debugging and studying the actual hard-ware circuit.%以二极管钳位式三电平逆变器为研究对象，介绍了SVPWM的原理、算法，在Matlab的基础上提出了一种简单的扇区判断模型的搭建方法。

通过对仿真波形的观察、分析，验证了算法的正确性，也为实际电路的调试、研究提供了依据。

【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P42-44,57)【关键词】SVPWM;Matlab;逆变器;仿真;节能减排【作者】常国祥;金琴;宋红超;赵杰【作者单位】黑龙江科技大学电气与控制工程学院，哈尔滨150022;黑龙江科技大学电气与控制工程学院，哈尔滨150022;黑龙江科技大学电气与控制工程学院，哈尔滨150022;黑龙江科技大学电气与控制工程学院，哈尔滨150022【正文语种】中文【中图分类】TP391.920世纪80年代，A.Nabae等人首次提出了中点钳位式逆变器，它的出现为高压大容量电压型逆变器开辟了一条新思路。

[精选]经典的SVPWM理论及Simulink仿真搭建--资料

1 SVPWM 技术原理1.1 SVPWM 调制技术原理空间矢量脉宽调制SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)，实际上是对应于交流感应电机或永磁同步电机中的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，这种开关触发顺序和组合将在定子线圈中产生三相互差120°电角度、失真较小的正弦波电流波形。

实践和理论证明，与直接的正弦脉宽调制(SPWM)技术相比，SVPWM 的优点主要有：(1) SVPWM 优化谐波程度比较高，消除谐波效果要比SPWM 好，实现容易，并且可以提高电压利用率。

(2) SVPWM 比较适合于数字化控制系统。

目前以微控器为核心的数字化控制系统是发展趋势，所以逆变器中采用SVPWM 应是优先的选择。

对称电压三相正弦相电压的瞬时值可以表示为：a mb mc m cos 2cos()32cos()3u U t u U t u U t ωωπωπ⎧⎪=⎪⎪=-⎨⎪⎪=+⎪⎩(2-23) 其中U m 为相电压的幅值，ω=2πf 为相电压的角频率。

图2.11为三相电压的向量图，在该平面上形成一个复平面，复平面的实轴与A 相电压向量重合，虚轴超前实轴90，分别标识为Re 、Im 。

在这个复平面上，定义三相相电压u a 、u b 、u c 合成的电压空间矢量out U 为：22j j j()332outa b c m 2()3t U u u e u e U e πππω--=++= (2-24)图2.11 电压空间矢量三相电压型逆变器电路原理图如图2.12所示。

定义开关量a ，b ，c 和a '，b '，c '表示6个功率开关管的开关状态。

当a ，b 或c 为1时，逆变桥的上桥臂开关管开通，其下桥臂开关管关断(即a '，b '或c '为0)；反之，当a ，b 或c 为0时，上桥臂开关管关断而下桥臂开关管开通(即a '，b '或c '为1)。