最新三电平逆变器仿真
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
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.
三电平光伏并网逆变器的设计和仿真
三电平光伏并网逆变器的设计和仿真三电平光伏并网逆变器是一种逆变器，可将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电并注入电网中。
相较于传统的两电平逆变器，三电平逆变器具有较低的谐波畸变、较高的效率以及较低的损耗。
本文将主要介绍三电平光伏并网逆变器的设计和仿真。
首先，我们需要了解三电平光伏并网逆变器的工作原理。
该逆变器采用全桥拓扑结构，通过PWM控制技术将直流电转化为交流电。
在三电平拓扑中，单个逆变器开关可以处于三个可能的状态之一，产生三个不同的输出电平。
通过合理的控制逆变器开关状态，可以实现更接近纯正弦波形的输出。
接下来，我们需要进行三电平光伏并网逆变器的设计。
设计的关键步骤包括选择逆变器拓扑、选择开关器件以及设计控制策略。
逆变器拓扑的选择可以参考现有的研究成果和文献，如全桥拓扑、H桥拓扑等。
开关器件的选择需要考虑功率损耗、效率、成本等因素。
对于控制策略的设计，可以采用比例积分控制器，根据输入输出电流电压进行调节和控制。
设计完成后，我们可以使用电路仿真软件进行三电平光伏并网逆变器的仿真。
常用的电路仿真软件包括PSIM、Simulink等。
通过仿真，可以验证逆变器的性能以及输出波形是否满足要求。
在仿真过程中，需要输入逆变器的直流电源电压、负载的电阻值以及逆变器的控制信号等参数，以获取准确的仿真结果。
总结起来，三电平光伏并网逆变器的设计和仿真需要进行逆变器拓扑选择、开关器件选择以及控制策略设计等关键步骤，并可以通过电路仿真
软件进行验证。
这种逆变器在光伏发电系统中具有重要的应用价值，可以提高发电系统的效率和稳定性。
三电平逆变器系统仿真
…
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为 了获得 圆形 旋转 磁场 ， 以用几 个 相 邻 可
的 电压 空 间矢 量 的线 性组 合 构成 新 的 电压 空
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一
间矢量 ， 用逆 变器 输 出相 电 压 的平 均矢 量 去 逼 近 以一 定转 速旋 转 的参 考 电压 空 间矢 量
三 电 平 逆 变 器 系 统 仿 真
戴 立红 陈 雪 波 于政 军。付 勇 军。 ， ， ，
（ ． 宁 科 技 大 学 电子 与 信 息 工 程 学 院 ，辽 宁 鞍 山 １ ４ ５ ； ． 钢 设计 研 究 院 ， １辽 １０ １ ２鞍 辽 宁 鞍 山 １ ４ ２ ； ．鞍 钢 股 份 有 限 公 司 冷轧 硅 钢 厂 ， 宁 鞍 山 １ ４ ２ ） １０１３ 辽 １０ ４
区分别 控制 ， 制算法 复 杂 。田玉超 等人将 所有 扇 区都 归一 化 到第 一 扇 区 ， 化 了算 法 ， 是 没有 针 对 控 简 但 中点 电位不平 衡 问题采 取措 施¨ 。李新 瑞等 人通 过控 制正 负小 矢量作 用 时间解 决 了 中点 电位 不平 衡 问 ４ ］ 题 ， 是每一 扇 区只划 分 了 ４个 小 区间 ， 分过 于粗 糙 ， 响 了控制 效果［ 。 但 划 影 ５ ］ 本 文采 用 首发 矢 量为 正 小矢 量 的 ｓ ＷＭ 算 法 ， 所 有扇 区 都归 一化 到第 一扇 区 ， 每一 扇 区划 ＶＰ 将 将 分 成 ６个小 区间 ， 对小 区 问的判 断规则 进行 了理 论推 导 。采 用 调整 小矢 量 作 用 时 间 的控 制 策 略解 决 中 点 电位 不平衡 问题 。ＭＡＴＩ ＡＢ仿 真 验证 了理论 的可 行性 。
三电平逆变器空间电压矢量控制算法仿真研究概要
图２三电平逆变器空间电压矢量图１引言近年来，在高压、大功率变换电路中，一种新型的变换器———箝位二极管式电压型三电平逆变器，由于其相对于传统两电平电压型逆变器表现出明显的优势，引起了越来越多的关注［１～３］。
电压型逆变器输出性能主要取决于调制算法，ＳＶＰＷＭ技术以其易于数字实现，电压利用率高等优点，得到了广泛应用。
但是，三电平逆变器的缺点是控制策略较复杂和出现中点电压不平衡问题［２，３］。
为此，本文基于传统二电平逆变器空间电压矢量控制原理，提出一种以平衡三电平逆变器中点电压为出发点的控制思想，即将所有扇区都划归第一扇区的空间电压矢量控制思想，简化了控制算法，从根本上解决了三电平逆变器中点电压不平衡的问题。
２三电平电压空间矢量原理图１给出了三电平逆变器的电路图。
三电平逆变器每桥臂有４个开关器件，引入开关函数Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，则其应是三态开关变量（分别定义为０，１，２），对应的输出相电压为－Ｕｄ／２，０，＋Ｕｄ／２（Ｕｄ为直流回路电压）。
故三相三电平逆变器合成电压矢量数为３３＝２７种。
其中有效电压矢量有１９种。
图２示出三电平逆变器空间电压矢量图。
电压矢量可分为大矢量，中矢量，小矢量和零矢量，其中ＰＰＰ，ＯＯＯ和ＱＱＱ为零矢量状态；还有６个模长为Ｕｄ／３的小矢量；６个模长为! Ｕｄ／３的中矢量，以及６个模长为２Ｕｄ／３的大矢量，它们把正六边形等分为６个大三角形区，而每个大三角形区域又被分为４个小三角形区。
结合空间电压矢量图可得三电平逆变器三相电压合成机理：任意时刻的三相电压ｕａ，ｕｂ，ｕｃ可由３个相邻的空间电压矢量合成，当电压矢量沿着逆时针或顺时针方向旋转时，空三电平逆变器空间电压矢量控制算法仿真研究张卫丰，余岳辉，刘璐（华中科技大学，湖北武汉４３００７４）摘要：分析了三电平空间电压矢量调制基本原理，提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制（ＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＭｄｕｌａｔｉｏｎ，ＳＶＭ）算法，给出了小三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量的作用顺序和（ＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｄｕｌａｔｉｏｎ，ＳＶＰＷＭ）信号的产生方法，探讨了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素，并推导了各合成电压矢量的作用时间。
一种新型三电平直流变换器的仿真研究
直流 一 直流 变 换 器 （ Ｄ Ｃ— Ｄ Ｃ） 广 泛 应用 于 远程 及 数 据 通 讯 、 计
两个容值相等的电容 Ｃ Ｃ ；② 用 推 挽 全 波 式 变 压 器 代 替 原 来
的两 绕 组 变 压 器 ， 且 四个 绕 组 的 同名 端 均 相 同 （ 另 一 种 思 想 是 用 两 个 完 全 相 同 的两 绕 组 变 压 器 代 替 原 来 的单 绕 组 变 压 器 ，但 这
周 振 军 杭 静 宇 邹 晓 渔
（ 中航工业雷达与电子设备研 究院， 江苏 无锡 ２ Biblioteka ４ ０ ６ ３ ） 摘 要
文 章提 出 了一 种新 型 的 隔 离 式三 电平 直 流 变换 器的 拓 扑 ， 它是 在 传 统 的 两 电平 变换 器的 基 础 上提 出来 的 。在 这 种 新 型
１ ４ ４
一 种 新 型 三 电 平 直 流 变 换 器 的 仿 真 研 究
一
种新型三电平直流变换器的仿真研究
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｏ ｎ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏ ｆ ａ Ｎｅ ｗ Ｔｈ ｒ ｅ ｅ— Ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ＤＣ—ＤＣ Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ
拓扑 中， 每 个 开 关 管 的 电 压 应 力都 比 两 电平 时 降低 了一 半 ， 并且滤波 器的体积也 明显减４ 、 ， 使 其 更 适 用 于 高 电压 大 功 率 场
合， 且拓扑极具对称性 ， 这 样 方便 了工 作 原 理 的 分 析 及 控 制 电路 的 设 计 。 文章以 Ｓ Ｅ Ｐ Ｉ Ｃ 三 电 平 直 流 变换 器 为例 ， 分 析 了该 变
换器的工作原理 ， 给 出 了控 制 策 略 。 通 过 仿 真 结 果 ， 验 证 了工 作 原 理 和 控 制 策略 的 正 确性 ， 比如 电压 应 力 低 等 特 点 。
三相三电平电压型逆变器仿真建模与特性分析
三相三电平电压型逆变器仿真建模与特性分析黄绍平,杨 青,浣喜明Ξ(湖南工程学院电气与信息工程系,湖南湘潭411101) 摘 要:利用MA TLAB软件中的电力系统模块库(PSB),为三相三电平电压型逆变器建立了仿真模型,对其输出特性进行了仿真分析,并利用快速傅里叶变换(FF T)分析工具对逆变器的输出电压进行了谐波分析.仿真实例表明了此模型和仿真方法的正确性.关键词:三电平逆变器;脉宽调制(PWM);快速傅里叶变换(FF T);谐波;MA TLAB中图分类号:TM921 文献标识码:A 文章编号:1671-119X(2005)01-0001-040 引 言随着大功率全控型电力电子器件(如GTO、IG2 B T、MOSFET、IGCT等)的开发成功和应用技术的不断成熟,近年来电能变换技术出现了突破性进展,各种新型逆变器已开始在各类直流电源、U PS、交流电机变频调速、高压直流输电系统等领域中得到应用,并使得有源电力滤波器(APF)、静止无功发生器(SV G)以及各种灵活交流输电系统(FACTS)和配电系统FACTS(DFACTS)中各种装置的研制成为可能.由于大功率电力电子装置的结构非常复杂,若直接对装置进行试验,代价高且费时费力,故在研制过程中需要借助计算机仿真技术,对装置的运行机理与特性、控制方法的有效性进行验证,以预测并解决问题,缩短研制时间.MA TLAB软件具有强大的数值计算功能,方便直观的Simulink建模环境,其PSB(电力系统模块库)中有丰富的各类电气元件模块,尤其是MA T2 LAB6.5版的推出,PSB中包括了常用的电力电子器件模型、三相桥电路模型、PWM脉冲发生器模块、FF T(快速傅里叶变换)模块以及各种离散测量与控制算法模块,使复杂电力电子装置的建模与仿真成为可能.本文利用MA TLAB/PSB为一个三相三电平PWM(脉宽调制)逆变器建立系统仿真模型,并对其输出特性进行仿真分析.1 三电平电压型逆变器的基本原理图1是一个三电平电压型单相桥逆变器原理电路[1].直流侧为储能电容;V T1～V T4为主功率开关器件GTO;各主功率开关器件旁反并联有续流二极管,为感性负载电流提供反馈能量至直流侧的无功通路;另外,接有中点钳位二极管.中点钳位二极管与续流二极管一起将输出端电位钳至直流电源中点电位.这是一个三电平逆变器电路,通过控制V T1、V T2、V T3、V T4的开通与关断,可以使桥臂中点输出有三个电平,即+E/2、0、-E/2.多电平技术(如三电平、五电平、七电平)就是由使逆变器输出几个电平台阶合成阶梯波,以逼近正弦波输出,这样可以有效地减少输出电压中的谐波含量,改善输出特性,同时降低了功率开关器件的电压定额.图1 三电平电压源型单相桥逆变器原理电路第15卷第1期2005年3月 湖南工程学院学报Journal of Hunan Institute of EngineeringVo1.15.No.1Mar.2005Ξ收稿日期:2004-06-04作者简介:黄绍平(1964-),男,教授,研究方向:电力系统无功补偿、电力系统数字仿真.在各种应用中,对逆变器的输出特性有严格要求,除要求频率可变、电压可调外,还要求电压基波尽可能大,谐波含量尽可能小.上述的多电平结构就是改善逆变器输出特性的一种方法.改善逆变器输出特性更有效的方法是采用脉宽调制(PWM )技术.PWM 型逆变器是使用自关断器件作高频通断的开关控制,将逆变器的台阶电压输出变为等幅不等宽的脉冲电压输出,并通过调制控制消除输出电压的较低次谐波,只剩幅值很小、易于抑制的较高次谐波.PWM 有各种调制方法,按照输出电压脉冲宽度变化规律有等脉宽调制和正弦脉宽调制(SPWM ).SPWM 又有同步调制与异步调制,同步调制是使三角形载波频率随正弦调制波频率成比例变化,在任何输出频率下都保持每半个周期内的输出脉冲数不变.2 三相三电平电压型逆变器建模图2是利用MA TLAB/PSB 中的各种元件模块所建立的一个三相三电平电压型逆变器的系统仿真模型[2].这一系统由两个结构完全一样的三相三电平电压型PWM 逆变器构成.逆变器的输出通过一台三相变压器供电给一个交流负载(1kW ,500var ,60Hz ,208V ).变压器的漏抗(8%)和负载电容(500var )可对逆变器输出电压进行滤波,以消除交流电压中的谐波成分.图2中各元件模块的功能与参数设置阐述如下:(1)三相三电平桥本系统使用两个完全相同的三相三电平桥.在PS B 中有通用桥模块、三电平桥模块等电力电子电路模块可供使用.三电平桥模块的桥臂数可选为1、2、3,功率开关器件有GTO 和IG BT 可供选择,图2中选用的是三相桥,器件为GTO.每个桥臂除开关器件外,还有4个与开关器件反并联的续流二极管和两个中点钳位二极管.开关器件内阻R on =0.1mΩ,正向压降U f =1V ,二极管正向压降U f =1V.(2)三相线性变压器逆变器输出通过变压器给一个三相交流负载供电.这一变压器使用PSB 中的三相线性变压器(12端子)模块,它是三个单相双绕组变压器构成的,有12个端子.有关参数设置为:三相额定功率为1000VA ,f =60Hz ,一次绕组线电压为240V ,二次绕组线电压为208V ,Rm =200p.u (标么值),Xm =200p.u.图2 三相三电平电压源型逆变器的系统仿真模型 (3)三相PWM 发生器采用MA TLAB/PSB /Extras/Discrete ControlBlocks library 中的三相离散PWM 发生器模块.这一PWM 发生器能为三相两电平或三电平逆变器2 湖南工程学院学报 2005年(单桥或双桥)产生触发脉冲.在本模型中,PWM 脉冲发生器的输出端口(P1、P2)产生两组12脉冲序列,每个三电平桥1组.这一PWM 脉冲发生器能运行在同步或异步方式.当运行在同步方式时,三角载波信号与PLL (相同步逻辑,锁相环)输入端“ωt ”的给定角保持同步.在同步方式,载波频率由开关速度确定,它是输出频率的倍数.当选择“external ”输入作为调制信号源,连接到输入端“Ust ”的3个调制信号被使用,这3个调制信号由三相可编程电源提供.如果选择“Internal ”内部信号输入作为调制信号源,载波就不同步.在这种情况下,输出信号的大小(调制系数)、频率和相位角均可在模块菜单中设置.在本模型中,直流母线电压设为400V (±200V );载波频率设为1080Hz (18×60Hz );3个调制信号(三相可编程电源提供)的频率设为60Hz ,信号幅值为0.85,即调制系数m =0.85.(4)虚拟PLL 模块采用MATLAB /PS B /Extras/Discrete C ontrol Blocks library 中的离散虚拟PLL 模块.它没有输入信号,通过参数设定,模拟一个实际的PLL.它有3个输出端,分别输出频率、频率向量sin (ωt )与cos (ωt )、电角度ωt (0～2π).3 三相三电平电压型逆变器输出特性的仿真分析 设置仿真参数,启动仿真,在示波器上可观察到3个电压波形(如图3所示):①三电平桥I 输出的A 相对中性点的电压u an ;②由两个三电平桥输出的A图3 三相三电平电压源型逆变器输出电压波形相电压u aa ;③加在负载上的线电压u ab .从波形图可以看出:u an 有三个电平:+200V 、0V 、-200V ;u aa 有5个电平:±400V 、±200V 、0V.而负载电压非常接近正弦波,这是由于变压器漏感和负载电容所组成的滤波回路大大地减少了逆变器输出电压中的谐波.为了对输出特性进行分析,在仿真结束后,打开MA TLAB/PSB 中的快速傅里叶变换(FF T )功能,对上述3个电压波形的谐波成份进行分析,3个电压波形中各次谐波含量如图4所示.(a )u an中各次谐波含量(b )u aa中各次谐波含量(b )u ab 中各次谐波含量图4 输出电压中的谐波3第1期 黄绍平等:三相三电平电压型逆变器仿真建模与特性分析 4 结束语仿真实例结果表明了仿真模型的正确性,此模型可用于定量地分析计算逆变器的输出特性.本仿真模型和仿真方法适应于对采用不同电力电子器件、不同控制方法的三相电压型逆变器的仿真.参 考 文 献[1] 姜齐荣,谢小荣,陈建业.电力系统并联补偿———结构、原理、控制与应用[M].北京:机械工业出版社,2004. [2] 吴天明,谢小竹,彭 彬.MA TLAB电力系统设计与分析[M].北京:国防工业出版社,2004.Simulation Modeling and Characteristic Analysisof Three2phase Three2level V oltage Type InverterHUAN G Shao-ping,YAN G Qing,HUAN Xi-ming(Dept.of Elect.and Information Eng.,Hunan Institute of Engineering,Xiangtan411101,China)Abstract:Using the power system blockset(PSB),a simulating model for the three2phase three2level voltage type inverter is built.The ouput characteristics of this inverter are simulated and the harmonics in output voltage are analysed by the Fast Fourier Transform Algorithm(FF T)tool.The simulating instance confirms the correct2 ness of this model and the simulating method.K ey w ords:three2level inverter;Pulse2Width Modulation(PWM);Fast Fourier Transform Algorithm;har2 monic;MA TLAB《湖南工程学院学报》对论文摘要的编写要求 摘要是科技论文的重要组成部分,是以提供文献内容梗概为目的,不加评论和补充解释,简明、确切地记述文献重要内容的短文。
三电平逆变器仿真 ppt课件
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
基于SVPWM的三相三电平逆变器仿真
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随着交流调速及电力电子装置等非线性设备
在工业、交通及家电中的大量应用，电网中的无功 和谐波污染日益严重。 与传统的逆变器相比,目前 以二极管中点箝位型结构为代表的三电平逆变器更 适合用于控制高电压、大功率电机,且具备输出电压 波形谐波含量低,跳变(du/dt)引起的电磁干扰小等优 点
V7
1
OON
3
Vref
PON
OOO
ONN
PNN
V6 POP
ONO
V12
PNO
Sector VI
V17 NNP
V11 ONP Sector V
V18 PNP
19 vectors:
Zero vector:V0 Small vectors:V1-V6 Medium vectors:V7-V12 Large vectors:V13-V18
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ONN OON OOO POO OOO OON ONN
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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。
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。
基于SVPWM三相并网逆变器仿真报告
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 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。
t型三电平逆变器的工作原理及simulink仿真
t型三电平逆变器的工作原理及simulink仿真
T型三电平逆变器是一种传统的多电平逆变器，它是将输入直流电压转换为具有多个电平的交流电压的电力电子设备之一。
它可以通过改变其输出电压的电平数量，提高交流电的质量，以满足不同类型的电动机所需的变频要求。
其基本结构如下图所示：
三相SPWM逆变器仿真、原理分析1、基本原理按照输出交流电压半周期内的脉冲数，脉宽调制（PWM）可分为单脉冲调制和多脉冲调制；按照输出电压脉冲宽度变化规律，PWM可分为等脉宽调制和正弦脉宽调制（SPWM）。
等脉宽调制产生的电压波形中谐波含量仍然很高，为了使输出电压波形中基波含量增大，应选用正弦波作为调制信号U R。
这是因为等腰三角形的载波U T上、下宽度线性变化，任何一条光滑曲线与三角波相交时，都会得到一组脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。
而且在三角载波U T不变条件下，改变正弦调制波U R的周期就可以改变输出脉冲宽度变化的周期；改变正弦调制波U R的幅值，就可改变输出脉冲的宽度，进而改变U D中基波U DI的大小。
这就是正弦脉宽调制（sine pulse widthmodulated,SPWM）。
2、正弦脉宽调制方法（此处仅介绍了采样法）SPWM是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制方式。
这里就以应用最普遍的三相电压源型逆变电路来讨论SPWM具体实现方法。
下图就是三相电压源型PWM逆变器主电路结构图：图一1上图为一三相电压源型PWM逆变器，VT1~VT6为高频自关断器件，VD1~VD6为与之反并联的快速恢复二极管，为负载感性无功电流提供通路。
两个直流滤波电容C串联接地，中点0可以认为与三相Y接负载中点0等电位。
逆变器输出A、B C三相PWM 电压波形取决于开关器件VT1~VT6上的驱动信号波行，即PWM的调制方式。
假设逆变电路采用双极性SPWM控制，三相公用一个三角形载波U T,三相正弦调制信号U RA、U RB、U RC互差120°,可用A相来说明功率开关器件的控制规律，正如下图中所示。
当U RA>U T时，在两电压的交点处，给A相上桥臂元件VT1导通信号、下桥臂元件VT4关断信号，则A相与电源中点0'间的电压U AO'E/2。
当U RA<U T时，在两电压的交点处给VT4导通信号、VT1关断信号，则U AO'-E/2。
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。
三电平H桥级联型逆变器仿真复现
三电平H桥级联型逆变器仿真复现综合设计报告指导老师：*****学生：*****学号：1108******1.级联式逆变器介绍：包括2H桥级联和3H 桥级联，把两个两电平半桥逆变器组成的逆变桥作为功率单元进行级联，叫做2H 桥级联；把两个三电平半桥逆变器组成的逆变桥作为功率单元进行级联，叫做3H 桥级联。
2H 桥级联式虽具有控制方法简单、易扩展等优点，但需要的独立直流电源个数多。
而采用3H 桥级联可以克服钳位二极管或钳位电容多、控制困难和需要独立电源个数多的缺点，是一种很有前途的使用方法。
这种级联式3H 桥多电平逆变器适用于中、高压大功率应用场合。
2．仿真软件的选择：由于此仿真主要是对一种控制方法进行验证的，众所周知，matlab在控制方面具有优势，因此可以运用matlab软件仿真。
但是考虑到此控制方法并不是特别复杂且比较简单，因此也可以用PSIM完成。
3．仿真研究的问题：本仿真主要针对三电平H桥级联式逆变器的拓扑结构和控制方式进行复现。
级联个数的不同，对控制方法也有不同的要求，通过PSIM 软件仿真，验证论文中不同级联个数的不同控制方法的正确性和可行性。
4．仿真结果方面：对三电平H桥功率单元验证控制策略是否正确，逆变输出的电压波形和对谐波的分析是否和论文一致；对奇数个三电平H桥级联验证其三角波载波的初相是否为N N /2*1）（-,输出的逆变电压为14out +=N U 、谐波频次主要分布在6K （k 为自然数）对偶数个三电平H 级联方式验证其功率单元间三角波载波移相是否为N /π，输出谐波频次主要分布2K （k 为自然数）。
5采用PSIM 软件对各个控制方法进行仿真复现5.1三电平H 桥功率单元仿真复现主电路图1 功率单元拓扑主电路控制部分电路图图2 控制部分电路图在控制电路中左桥臂的三角载波初相位为α ，右桥臂的三角载波的初相位为α+180，即左、右桥臂的三相载波的初相位相差180°。
三相逆变器仿真
学号：0121111360719课程设计题目三相逆变器仿真学院自动化学院专业自动化班级自动化1103班姓名黄诚指导教师吴勇2014 年 1 月9 日目录1概述及设计要求 (1)1.1概述 (1)1.2设计要求 (1)2方案比较及认证 (2)2.1升压电路模块方案选择 (2)2.2逆变电路方案选择 (2)2.3闭环反馈电路设计 (2)2.4总体电路方案设计 (2)3系统原理说明 (4)3.1升压斩波电路 (4)3.2三相电压型桥式逆变电路 (4)3.3SPWM逆变器的工作原理 (5)3.4S IMULINK仿真环境 (5)4 仿真建模 (7)4.1升压斩波电路仿真建模 (7)4.2三相桥式PWM逆变电路仿真建模 (8)4.3闭环反馈电路仿真建模 (8)4.4三相逆变电源总体电路仿真建模 (9)5仿真结果 (11)5.1直流升压斩波电路仿真结果 (11)5.2三相桥式PWM逆变电路仿真实现结果 (11)5.3闭环反馈电路仿真实现结果 (12)5.4三相逆变电源总体仿真实现结果 (13)6总结 (15)参考文献 (16)三相逆变器仿真1 概述及设计要求1.1 概述电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术的应用范围十分广泛，它不仅用于一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。
PWM控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）；面积等效原理是PWM技术的重要基础理论。
本文主要通过对逆变电源的Matlab仿真，研究逆变电路的输入输出及其特性，以及一些参数的选择设置方法。
Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
三电平空间电压矢量的PSIM仿真
三电平空间电压矢量的PSIM仿真三电平空间电压矢量仿真一. 三电平的主电路结构本方针三电平逆变电路的主回路采用二极管钳位型拓扑结构，如图1所示图1 三电平逆变器主电路二. 三电平的仿真计算2.1 三电平逆变器SVPWM的α-β计算方法三电平逆变器与两电平SVPWM逆变器在SVPWM调制原理上是一致的，但由于三电平逆变器需要控制的矢量比两电平的多，算法也复杂。
三电平逆变器的SVPWM算法，主要包括参考矢量所在的扇区号的判断，开关矢量作用时间计算，及所选矢量作用顺序的确定。
三电平逆变器共有27个基本矢量可供选择，整个空间电压矢量图划分为6个大扇区36个小三角形区域(见图2)。
图2 图2 三电平逆变器SVPWM算法区域划分本文采用α-β极坐标计算法，整个算法的基本思想是:1，确定用来合成参考电压矢量的三个系统内部电压矢量;2，参考矢量所在扇区及区域的判断;3，各个矢量作用时间的计算;4，确定实际的开关矢量及其作用顺序。
(1) 参考电压矢量所在的大扇区的判断结合图3.，由正六边形空间矢量图可以看出:其中，由上式可以转化为则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;同理，如果则Vr处于第?扇区;对以上条件作进一步分析，上述判断方法可进一步简化。
Vr所在扇区由三式与0的关系决定，由此，可以定义变量定义三个变量A，B，C，若Vrl>0，则A=1，否则A=0;若Vr2>0，则B=1，否则B=0;若Vr3>0，则C=1，否则C=0。
组合共有8种，但A、B、C不会同时为1或同时为0，所以实际的组合是6种，令N=A+2B+4C，A、B、C的组合取不同的值对应着不同的扇区，并且是一一对应的。
N与扇区数sector的对应关系如表1。
(2) 参考电压矢量所在小三角形区域的判断每一个扇区又可以分为六个小区域。
以第I扇区为例，如图4所示。
三电平逆变器仿真
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随着交流调速及电力电子装置等非线性设备 在工业、交通及家电中的大量应用，电网中的无功 和谐波污染日益严重。 与传统的逆变器相比,目前 以二极管中点箝位型结构为代表的三电平逆变器更 适合用于控制高电压、大功率电机,且具备输出电压 波形谐波含量低,跳变(du/dt)引起的电磁干扰小等优 点
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三电平逆变器仿真
It is applicable to work report, lecture and teaching
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基于SVPWM的三相三电平逆变器仿真
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