三相SVPWM逆变电路MATLAB仿真
基于MATLAB的SVPWM逆变控制系统仿真
2012 年 第 21 卷 第 1 期
计 算 机 系 统 应 用
表 2 SVPWM 输出电压矢量的 7 段式组合
Ur 所在扇区 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ SVPWM 的 7 段式组合 V0V1V2V7V2V1V0 V0V3V2V7V2V3V0 V0V3V4V7V4V3V0 V0V5V4V7V4V5V0 V0V5V6V7V6V5V0 V0V1V6V7V6V1V0
计 算 机 系 统 应 用
基于 MATLAB 的 SVPWM 逆变控制系统仿真①
谢云燕，唐文亮，梁来鹏
(湖南大学 电气与信息工程学院，长沙 410082)
摘
要：针对不间断电源从市电输出到逆变输出的快速切换（要求 4ms） ，提出了用空间矢量调制逆变载波的方
?????????????????????????3?3???????????r?r?1?1?k3?k3dskkuukkutttcossincossin2315先计算电压指令所在的扇区再根据表2选择恰当电压矢量然后由式5计算出各基本矢量的作用时间便可通过编程实现svpwm
2012 年 第 21 卷 第 1 期
(5)
先计算电压指令所在的扇区，再根据表 2 选择恰 当电压矢量，然后由式(5)计算出各基本矢量的作用时 间，便可通过编程实现 SVPWM。
2 用MATLAB 7.9中的电力系统模块工具箱 建立控制系统
2.1 电力系统模块工具箱 MATLAB 图形化仿真是在 SIMULINK 环境下， 电力系统工具箱在 SimPowerSystems 模块中。进入 Simulink 环境， 弹出一个标题为 SimPowerSystems 模 块库窗口，该窗口中包含电路仿真所需的各种元件模 型，包括电源模块、电力电子模块、电机模块、测量 模块以及附加功率模块等模块库[2]。 各个模块库有不同的模块选择，如电源模块库里 有电流源、直流电压源、交流电压源、受控电压源等 电源模型；电力电子模块库中包含了晶闸管、功率场 效应管、理想开关元件等功率开关元器件模型。利用 电力系统工具箱对电路进行仿真实验，只需将所需元 件模型拖入仿真窗口并设定元件参数，然后根据仿真 电路的拓扑结构，连好线路，仿真模型便生成了[2]。 因此，仿真模型的建立过程主要是对各元器件模型设
基于SVPWM三相逆变器在MATLAB下的仿真研究
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凭借其优越的性能指标、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，但是在三相绕组的共同作用下，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。
基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告
基于matlab 的三相桥式PWM 逆变电路的仿真实验报告一、小组成员指导教师二、实验目的1. 深入理解三相桥式 PWM 逆变电路的工作原理。
2. 使用 simulink 和 simpowersystem 工具箱搭建三相桥式 PWM 逆变电路的仿真框图.3. 观察在 PWM 控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。
4. 分别改变三角波的频率和正弦波的幅值, 观察电路的频谱图并进行谐波分析。
三、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem五、实验模块介绍BSi∏* WIVt正弦波， 电路常用到的正弦信号模 块，双击图标,在弹出的窗 口中调整相关参数。
其信号 生成方式有两种：Time based 和SamPle based .OKCancelHelPI,J3. E E 示波器，其模块可以接受多个输入信号，每个端口的输入信号都将在 一个坐标轴中显示。
2.锯齿波发RePeat ing j t able (mask)OIItPUt 炷 repeating SeQUeTlCe Of niunbers SPeCified Ln a IabIe Of I IJH 亡-ValiL 亡 pairs. VaItLeS □f tiinft ShOUIti be JilorL OtoniCalIy IrLCrea≤in⅛ ・生器，产生一个时基和高度 可调的锯齿波序列。
⅞⅛ SOUrCe BlCCk Parameter^r RePtating SeqUtnCeS-ErqU-⅞-π茜ParaJiieterETinIe ValUftEiFUnCtiOn BloCk P ⅛ramet 亡rm ： RelatianaI OPeratOr 屋Relational OperatorAPPl ie≡ the selected re IatLOIlaI OlPerator to t h.E inpu Ieft ） input 79xreΞpQΓL^ j ζ□ the it st Qp ⅞Eand ・Main Si SnaI Attr ibu ，t e S Kelatianal OPeratclr ：∖-∣ 。
基于MATLAB的三相桥式PWM逆变电路的状态空间分析与仿真
关键词：PWM；状态空间法；Simulink
Abstract
Thecontroltechnologyof the PWM inverter circuitis the most widely used ,the vast majorityof theinverter circuit applications noware PWM inverter circuit.In order to analyze the circuit of the PWM inverter,Firstlyestablished the required modelofPWM inverter circuit, and the working principle ofthe three-phase PWM inverter control circuit and the circuit is analyzedon the basis of the LC filter circuits and load R-L.Analysis of this circuit is to take the state space method,namely the establishment of the state space expression to get the working status of this circuit by analyzing the state space expression.
ifrob==n
disp('System is observable')
(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。
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， ＮＰ Ｃ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 １ ｋ ０ Ｈｚ的场合 三 电平逆 变器 的 电压 利 用率 可提 高 １ 左 右． ＶＰ ５／ ９ ６ Ｓ ＷＭ 具有 易 于数 字 实现 、 良
若 Ｓ 一 ０则 相输 出电平 ０， Ｓ 若 一一 １ ｚ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 ： ０ １１ — ７ ２ １ － ０１
作者 简介 ： 鹿
水 （９ ５） 男 ， 东 淄 博 人 ， 士研 究 生 ． １ ８一 ， 山 硕
对 。点 的 电平为 ０ 当 Ｓ ， ３和 Ｓ ４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 Ｓ １Ｓ １ 和 Ｓ 、 ２和 Ｓ ３Ｓ ４的工 作 状 态恰 好 相 反 且 为 互 补 状 态． 该
基于matlab下的spwm三相桥式逆变电路
基于MATLAB 下的SPWM 三相桥式逆变电路理论补充：逆变器工作原理：整个实验在三相桥式逆变电路下进行，如下图1，电感电阻性负载，A 、B 、C 相的上下桥臂轮流导通。
当1VT 导通，4VT 截止时，a 点电位位Ud/2；当4VT 导通，1VT 截止时，a 点电位位-Ud/2。
同理可得b 、c 点的电位。
通过控制六个管子的导通时间，达到逆变效果。
图1 实验主电路PWM 是六个VT 管子的触发信号，此信号是通过调制信号（即正弦波）和载波（三角波）的比较得到的，分析1VT 管的通断情况：当正弦波r u 比三角载波c u 大的时候比较器输出1，1VT 导通，否则，比较器输出0，1VT 关断。
同理4VT 导通情况只要与1VT 反相即可。
图2 PWM 波生成原理简图仿真：1.主电路模块搭建：如图3，输入直流电压源大小V U d 250=，输入部分为三相对称电感、电阻性负载，作星形连接，电阻取值大小为Ω=2R ，电感取值mH L 01.0=。
图3 SPWM 三相桥式逆变仿真电路Universal Bridge 元器件说明图4 Universal Bridge 模块和通用桥展开图Universal Bridge 模块的中文名是通用桥模块，它有1个桥臂、2个桥臂和3个桥臂的选择。
它的三个桥臂的展开图如下图4所示，当六列PWM 信号输入通用桥的g 端口时，通用桥会自动分配每一列的信号给每一个管子，控制该管子的开闭。
其输入的顺序是，第一列信号输入到1VT ，第二列信号输入到4VT ，第三列信号输入到3VT ，第四列信号输入到6VT ，第五列信号输入到5VT ，第六列信号输入到2VT 。
2.SPWM 生成模块由图2可知，当调制信号的正弦波r u 大于三角载波c u 时，逆变器输出高电平，否则，输出低电平，可设计如图5触发电路，以A 相电路上下桥臂为例。
图5SPWM中A相的上下桥臂的输入信号图5中用了两个逻辑比较器Relational Operator来比较两列输入波形的大小，Relational Operator的工作原理是，符合图中逻辑关系时，输出1；反之，输出0。
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。
SVPWM 控制算法的MATLAB仿真
SVPWM 控制算法的MATLAB仿真摘要空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)比普通的SPWM调制谐波分量小，容易数字化实现。
在交流传动领域得到了广泛的应用，并逐渐应用到大容量高电压领域。
本文介绍了SVPWM的基本原理及其实现算法。
并对SVPWM算法构建了Matlab／Simulink仿真模型，仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。
关键词：空间矢量脉宽调制，仿真，建模，算法The MATLAB simulation of SVPWM control algorithmABSTRACTThe space voltage vector PWM (SVPWM) technology can realize digitization more easily than normal SPWM．So it is used widely，and extends to high-voltage and large-capacity fields gradual-Iv．This paper introduces the basic principle of pulse width modulation based on voltage space vectors andrealization algorithm．Moreover，the algorithm is simulated in MATLAB／SIMULlNK and provides the results of simulation．KEY WORDS：SVPWM，simulation，modeling，algorithm目录前言................................................................................................................................第一章电压空间矢量控制原理..........................................................................第二章SVPWM的算法..............................................................................................2.1 判断矢量Vref所处扇区....................................................................2. 2 计算X、Y、Z和Tx、Ty...................................................................2. 3 计算矢量切换点Tcml、Tcm2、Tcm3.............................................第三章SVPWM的MATLAB仿真............................................................................第四章SIMULINK 仿真结果................................................................................结束语...........................................................................................................................参考文献......................................................................................................................致谢................................................................................................................................前言2O世纪7O年代德国学者Blaschke等人提出了矢量变换控制的思想。
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。
svpwm的MATLAB仿真实现
svpwm的MATLAB仿真实现步骤1：打开matlab主界面,然后在command window界面中的“>>”旁边输入simulink，打开simulink开发环境后新建一个mdl文件，在simulink下拉菜单中的ports&subsystems中找到subsystem模块，用其建立一个如图1的总的模块，这个模块有两个输入口，一个输出口(实际上包含六路PWM信号）,接来的东西都将在这个模块中添加,输入输出模块的名称可以在双击模块后自己更改，其中Vahar，Vbetar是需要输出的电压在两相静止坐标系下的两个分量,输出是控制逆变器六个IGBT的pwm脉冲信号。
图1也许有人会问,输入参数不是还包括直流电压和功率开关频率吗？别急，下面接着让您看到上述模块的内部情况步骤2：根据图2，添加subsystem的内核模块，里面用到的模块有以下几种：in,out，mux，demux，repeating sequence，rational operator,logical operator和里面的主角S-Function builder模块。
图2可以看到输入有四个参数Vapha,Vbeta，Tz，Vdc，输出为六路PWM信号，这个仿真模块没考虑死区的问题;取Tz为1/（1e+4）这就是说开个频率是10kHz,Vdc为500，这两个参数要根据实际情况自己设置，这里是我任意设的,repeating sequence的设置如图3所示，这样设的目的是想产生一个周期为Tz,峰值为Tz/2的等腰直角三角形调制波，接下来设置两个比较模块和取反模块，比较模块是大于等于关系,各模块的其他参数，我没说的就当默认设置，细心的读者会在图4中的第一幅图中看到仿真时间设为Ts，这是我设的系统仿真步长，这里就用默认值—1，此外比较模块和取反模块的信号属性signal atrributes均应设为Boolean格式。
图3图4步骤3：设置s—builder模块，这个设置也很简单，但是看起来有点多，图2中的svpwm模块就是用simulink中的s—function builder建立的，只是名字改成svpwm罢了，有图2可以看出svpwm产生的三个时间比较值与repeating sequence产生的等腰三角波进行比较，从而产生想要的六路PWM波，svpwm的核心算法是使用C语言编写的，下面详细介绍该模块的设置，s—fanction builder的界面如下图：图5在s-function name 中输入svpwm，如果你把我下面说的设置完后，再按一下s-function name 旁边的build,接着就会在matlab的显示路径文件夹中(如“我的文档/matlab”)产生几个格式各异的以svpwm开头的文件,如svpwm。
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。
电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验
电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验实验目的掌握电压型三相SPWM逆变器电路仿真模型的建立及模块参数和仿真参数的设置。
理解电压型三相SPWM逆变器电路的工作原理及仿真波形。
实验设备：MA TLAB/Simulink/PSB实验原理电压型三相SPWM逆变器电路如图7-1所示。
图7-1 电压型三相SPWM逆变器电路实验内容启动Matlab，建立如图7-2所示的电压型三相SPWM逆变器电路结构模型图。
图7-2 电压型三相SPWM逆变器电路模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图7-3、7-4、7-5、7-6、7-7、7-8所示。
图7-3 直流电压源模块参数图7-4 通用桥模块参数图7-5 PWM发生器模块参数图7-6 负载Ra模块参数图7-7 负载Rb模块参数图7-8 负载Rc模块参数系统仿真参数设置如图7-9所示。
图7-9 系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到输出端三相交流电流、输出端交流电压uab、输出端交流电压ubc、输出端交流电压uca的仿真波形，如图7-10所示。
图7-10 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为50Hz）在PWM发生器模块中，将逆变桥输出电压频率设置为200Hz，此时的仿真波形如图7-11所示。
图7-11 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为200Hz）改变PWM发生器模块的输出电压频率参数，即可得到不同工作情况下的仿真波形。
例如将逆变桥输出电压频率设置为25Hz，此时的仿真波形如图7-12所示。
图7-12 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为25Hz）又例如将逆变桥输出电压频率设置为10Hz，此时的仿真波形如图7-13所示。
图7-13 电压型三相SPWM 逆变器电路仿真波形（输出频率为10Hz ）实验总结1、 总结电压型三相SPWM 逆变器的工作原理。
如上图。
电路采用双极性控制方式。
,,a b c 三相的PWM 控制通常公用一个三角波载波c u ，三相的调制信号a r u 、b r u 、c r u 依次相差120°。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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)、()、(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。
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βα-坐标：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡)()()(23-2321-21-132)()(tttttuuuuucoboaoβα（1.1）根据uα、uβ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。
以参考电压矢量位于3扇区为例，如图1.3所示，参考电压U ref 与U 4的夹角为γ。
β14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()⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧--==-=T T T T V T u T V T u u T s dc s ref dcsref ref 2102133321ββα （1.3）开关周期T s 与T T 21+未必相等，其间隙时间可用零矢量U 7或U 0来填补。
引入通用变量X ，Y ，Z()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧+-=+==UU VT UU V T U V TdcsdcsdcsZ Y X βαβαβ3333322 （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T 1、T 2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当T 1+T 2＞T s 时，达到饱和状态就要对矢量作用时间应作出限制。
T 1、T 2做如下修正：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=T T T T T T T T T T s s 212*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T s 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。
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u ref 的起、终点上均匀分布矢量u 0，而在矢量u ref 中点处分布矢量u 7，且T T 07=。
电压向量出现的先后顺序为u 0、u 4、u 6、u 7、u 6、u 4、u 0，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：()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++=+=-+=+=--=4/2/4/2/4/21221121T T T T T T T T T T T T T T T T s b c s a b s a （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 各扇区时间切换点载波为等腰三角波，且宽为开关周期T s ，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a U 、b U 、c U 转换成两相垂直静止坐标系（α，β）中的αU 、βU 。
在Simulink 中，其实现框图如图2.1所示：Gain3图2.1 a U 、b U 、c U 转换成αU 、βU 模型框图2）计算参考电压矢量ref U 所处的扇区。
根据αU和βU 的关系判断参考电压矢量ref U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：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s T 作为定时器周期，与切换点aon T ，bon T ，con T 比较，从而调制出SVPWM 波形，其仿真模块如图2.3所示：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s T 和直流母线电压dc U ，参考电压矢量ref U 在A ，B ，C 轴系下的分量由三相对称正弦电压a U ，b U ，c U 提供，输出脉冲即为实时产生的SVPWM 波。
+-A B C +++A B C2.2 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 。
Time/sV o l t a g e /V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ref U 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，。
Time/sS n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 。
Time/sV o l t a g e /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 。
Time/sV o l t a g e /v图2.8 逆变后线电压波形6）图2.9为逆变器通过电压空间矢量控制后逆变得到的三相电压波形。
从图中可以看出逆变得到的三相电压为正弦波形，三相波形互差120度，电压峰值为257V 。
Time/sV o l t a g e /s图2.9 逆变后三相电压波形7）图2.10为逆变器通过电压空间矢量控制后逆变得到的三相电流波形。
从图中可以看出逆变得到的三相电流为正弦波形，三相波形互差120度，电流峰值为26A 。
Time/sV o l t a g e /s图2.10 逆变后三相电流波形3 总结通过学习现代电力电子这门课，我学习了逆变电路的几种控制方法，本文主要介绍了电压空间矢量控制法。
首先对三相桥式电压型有源逆变器进行了研究分析，随后介绍了SVPWM调制技术的基本原理以及SVPWM的控制算法，主要包括三相电压变两相电压，合成矢量所处的扇区判断，每个扇区中基本空间矢量作用的时间和电压空间矢量切换点的计算。
最后通过采用Matlab仿真软件，对SVPWM控制算法的实现进行了建模仿真，其仿真结果与理论分析的一致性证明了推导出的SVPWM控制算法的正确性。
本次仿真实现了采用SVPWM控制法将800V的直流电压逆变成了三相交流电，实现逆变的功能。
4 参考文献[1]林渭勋.现代电力电子技术.：机械工业.2005[2]凤君.现代逆变技术及其应用.：电子工业.2006[3]林飞.电力电子应用技术的MATLAB 仿真. 中国电力.2008.[4]电压空间矢量脉宽调制技术的研究及其实现.肖春燕.2005.大学[5]空间矢量调制方法的优化策略及应用研究.邹知斌.2007.天津大学[6]单、三相逆变器SVPWM的新方案研究.高摇光.2010.大学[7]熊健，康勇，凯.电压空间矢量调制与常规SPWM 比较研究.电力电子技术，1999。