三电平逆变器SVPWM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.
(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。
SVPWM算法控制三电平逆变器仿真
田玉超 ,刘 勇 ,丛 望
(哈尔滨工程大学 自动化学院 ,黑龙江 哈尔滨 150001)
摘 要 :三电平逆变器是目前电力电子与电力传动学科研究的热点之一 ,但其控制算法也要比传统的两电 平逆变器复杂得多 ,一般采用便于数字实现的空间矢量脉宽调制 ( SV PWM) 的方法来控制. 介绍了 SV PWM 算 法控制三电平逆变器的实现方法和具体步骤 ,最后给出了用 MA TLAB/ Simulink 仿真的结果 ,表明了三电平逆 变器的优点 ,同时对于深入理解算法原理和控制过程也具有一定的参考价值. 关 键 词 :SV PWM ;三电平 ;MA TLAB 中图分类号 : TM464 文献标识码 :A
(a) 输入参考电压 Ua
(b) 输出线电压 U uv
(c) 相对于直流端中点的相电压 U u
(d) 相对于负载中点的相电压 U u0 图 4 仿真结果
3 结 论
从仿真结果可以看出 ,三电平逆变器主要的 特点是由多个电平台阶合成的输出电压正弦波 形 ,这样在相同开关频率条件下 ,与传统的二电平 逆变器相比 ,谐波含量大为减少. 利用 MA TLAB/ Simulink 工具可以方便 、直观地实现这些算法步 骤 ,并可在此基础上对 SV PWM 控制算法和三电 平逆变器的特性进行深入的研究.
Tb = 2 K Ts sinθ Tc = 2 K Ts sin (π/ 3 - θ) - Ts
表中 : K 为调制比 , K = 2 Vref , Ts 为采样周期. 3 V dc
1. 6 作用时间分段 将每个 Ts 分成 7 段 ,使每个区域内的 3 种矢
量循环作用的时间分别为 Ta 、Tb 、Tc 、Ta 、Tb 、 42222
基于SVPWM的三电平逆变器仿真研究_胡慧慧
411/2008收稿日期：2007-10-05作者简介：胡慧慧(1980-)，女，硕士研究生，主要研究方向为电力电子与电力传动技术；马文忠(1968-)，男，副教授，博士，主要研究方向为电力电子变换与电机驱动技术。
基于SVPWM 的三电平逆变器仿真研究胡慧慧，马文忠，董磊（中国石油大学（华东）信息与控制工程学院，山东东营257061）摘 要：分析三电平逆变器的结构及工作原理，研究将电压空间矢量控制技术（SVPWM ）应用在三电平逆变器上的方法，并通过仿真，验证算法的可行性。
关键词：三电平；矢量控制；逆变器；仿真中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1671-8410(2008)01-0041-04Simulation and Research of Three-level Inverter with SVPWMHU Hui-hui, MA Wen-zhong, DONG Lei(College of Information and Control Engineering, China University of Petroleum, Dongying, Shandong 257061, China)Abstract: This paper analyzes the structure and operation principle of three-level inverter and researches space vector PWM(SVPWM)control technique. The reliability of the system was estimated by simulation of the mathematical model.Key words:three-level; space vector control; inverter; simulation0引言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（d u /d t ）引起的电磁干扰小等优点。
根据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 (11)3.1. SVPWM逆变器开环模型建立 (11)3.2. SVPWM逆变器开环模型仿真分析 (14)4. SVPWM逆变器闭环模型 (16)4.1. SVPWM逆变器闭环模型建立 (16)4.2. SVPWM逆变器闭环模型仿真分析 (17)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。
三相SPWM逆变器仿真报告
电力电子建模仿真报告
一、仿真要求
设计一个三相SPWM逆变器，使得输出相电压100Hz，有效值220V，负载RL类型（R=50Ω，L=10mH）直流母线电压540V，观察输出电流波形，对电流电压进行谐波分析。
二、仿真模型
图1 SPWM三相逆变电路仿真模型
三、仿真分析
设置参数，即将调制波频率设为100Hz，载波频率设为基波的30倍（载波比N=30），即3000Hz，m=0.9，负载RL类型（R=50Ω，L=10mH），直流母线电压540V，在powergui 中设置为离散仿真模式，采样时间设为1e-006s，运行仿真模型。
双击powergui，选择FFT 分析。
图2 SPWM三相逆变电路输出A相电流a I的波形
图3 SPWM三相逆变电路输出A相电流a I的FFT分析
U的波形图4 SPWM三相逆变电路输出A相电流a
U的FFT分析
图5 SPWM三相逆变电路输出A相电流a
由上面分析可知，电流谐波分布中最高的为28次谐波，最高频率为3000Hz时的THD=12.63%，输出电流近似为正弦波。
电压谐波分布中最高的为28次谐波，最高频率为3000Hz时的THD=79.22%。
四、仿真总结
通过适当的参数设置（如载波比N、调制度m等），运用SPWM控制技术，可以有效减小输出电压和输出电流的谐波分量，改善输出波形，可以很好的实现逆变电路的运行要求。
基于SVPWM三相并网逆变器仿真报告.docx
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。
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。
基于SVPWM的三电平拓扑仿真与实验
基于SVPWM的三电平拓扑仿真与实验杨智，赵正明，胡璇罗浩电机传动系，国电南京自动化有限公司，南京210003，中国电气工程与应用电子技术，清华大学，北京100084，中国摘要：三电平逆变器已成为电力电子领域的研究热点。
在对三电平拓扑结构进行研究的基础上，给出了逆变器各节点的运行参数和波形，为设计可靠的系统和选择合适的半导体器件提供了参考。
一个三电平逆变器控制系统模型的提出和模拟在PSIM（PowerSIM），以及仿真的相关波形和数据详细。
同时给出了基于该设计的实际实验的运行参数和波形。
通过比较，证明了该控制系统的有效性。
还介绍了常用的半导体选择方法。
一、引言可靠性与价格成为电力电子的重要研究对象[ 1 ]。
然而，拓扑结构、控制方法、半导体选择、分布参数、工作条件等多方面因素影响着实际情况。
因此，一个成功的产品的设计应密切相关的分析，设计，仿真，实验的系统许多论文给出了SVPWM仿真，但不给出主电路的波形。
本文将讨论的三电平逆变器的拓扑结构，并提供模拟的配置（基于PSIM）。
在系统中选择主要的电气节点显示的电流和电压波形。
同时，一个三级调速55kW变频系统实验平台，是考虑到现实。
在实验中，主要的电气节点的真实波形的测量仪器，并将实验结果与仿真结果进行比较，以验证模型的正确性和合理性。
同时，对三电平逆变器的运行过程、主电路的特性、不同电节点之间的关系进行了分析。
为半导体器件的选择、工作站的分析、系统的设计和实验提供了参考。
二、控制算法模型众所周知，如果电流和电压波形能在电机间隙中形成圆旋转磁场，那么逆变器就具有良好的性能。
交-直-交变频器的输出脉冲电压的半导体。
如果脉冲电压可以使旋转磁场，电机将顺利运行。
因此，SVPWM算法就应该如此工作。
控制模型与PSIM的算法基于SVPWM算法。
图1中，每个参数都可以在仿真中进行调整。
图（1）控制算法模型三、主电路模型主电路模型是典型的三电平逆变器拓扑结构，如图2所示。
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。
三电平SVPWM算法研究及仿真
合肥工业大学硕士学位论文三电平SVPWM算法研究及仿真姓名：李启明申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：苏建徽20071201第１章绪论１．１三电平技术研究意义能源短缺和环境污染是人类当前面临的共同的世纪性难题。
２０世纪７０年代以来两次世界性的能源危机以及当前环境问题的严重性，引起世界各国对节能技术的广泛关注。
我国能源生产和消费已列世界前茅，但仍远远满足不了工业生产和人民生活发展的需要。
由于缺电，正常的生产秩序被打乱，造成巨大的经济损失；在能源十分紧张的情况下，浪费现象仍十分严重。
例如，在工业用电中，高压大功率电机拖动的风机、水泵占很大比例，这些设备每天都在消耗大量的电能。
如果采用高压大容量变频调速装置拖动交流电机，对降低单产能耗具有重大意义。
在轧钢、造纸、水泥、煤炭、铁路及船舶等工业和生活领域中也广泛使用大中容量高性能交流电机调速系统。
此时，交流调速系统的应用可改善工艺条件，实现整个系统的性能最佳，并大大提高生产效率和产品质量。
另外，解决环境污染的重要途径是发展高速公共交通工具（如电力机车、城市地铁和轻轨），其核心也是大容量交流电机调速技术。
然而，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。
电力系统中的无功和谐波降低了电能的生产、传输和利用的效率，同时降低了电器设备运行的可靠性，严重时损坏设备、危及电网的安全。
以柔性交流输电系统（ＦＡＣＴＳ）技术为代表的大功率电力电子技术，在电力系统中的应用可大幅度改善电力系统可控性及可靠性，提高输电线路的传输能力及系统的安全稳定性。
在柔性交流输电系统中，采用高压大容量电力电子装置构成的无功补偿和电力有源滤波器无疑是一个发展趋势。
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引人注目，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，成为国内外学者和工业界研究的重要课题，使得传统上在大功率应用领域中占主导地位的ＳＣＲ、ＧＴＯ及其变换器结构受到强有力的挑战。
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SVPWM的研究及其仿真
（2014届）本科毕业设计（论文）资料2014届本科毕业设计（论文）资料第一部分毕业论文（2014届）本科毕业设计（论文）2014年5月摘要此篇论文在参考了大量资料后对空间矢量脉宽调制技术进行了有理论有仿真的论述，充分发掘了此技术在现实生活中的重要性，是我们实现对永磁同步电机控制优化的重要辅助。
本文先从理论上对空间矢量脉宽调制技术进行了充分的说明然后对理论通过MATLAB/SIMULINK进行了仿真，在之后的波形图中我们可以看见空间脉宽矢量调节技术对于圆形磁场的建立，对于电机的控制都起到了良好的效果。
而永磁同步电机有者占用空间小，适用领域广等优点，桎梏其发展的永磁体材料稀少也由钕铁硼永磁材料的出现而得到化解。
我国有着丰厚的稀土资源对于永磁同步电机的发展有着得天独厚的优势，所以我们应该对永磁同步电机的控制也要有相应的技术基础，毕竟无法控制的电机就是一块金属罢了。
通过MATLAB/SIMULINK的仿真我们也可以以简单的方式获得一些不简单的控制结果，看到空间脉宽矢量调节技术是一种非常好的控制永磁同步电机的的方法。
关键词：永磁同步电机控制，空间脉宽矢量控制，MATLAB/SIMULINK仿真ABSTRACTThis paper in reference to a large amount of information on the space vector pulse width modulation technology were described with theoretical simulation, Fully explore the importance of this technology in the real life, Is our important auxiliary optimized control of permanent magnet synchronous motor, This article first from the theory of space vector pulse width modulation technology make a statement ,Then the theory of simulation by MATLAB/SIMULINK ,We can see in the waveform figure after space pulse width for the establishment of the circular magnetic field vector control technology, For the control of the motor has played a good effect,The permanent magnet synchronous motor has a small footprint, wide field of application, etc, Constraints of the development of permanent magnet material scarce also be resolved by the emergence of ndfeb permanent magnet materials , Our country has rich rare earth resource for the development of permanent magnet synchronous motor has a unique advantage, so we should control of permanent magnet synchronous motor also should have corresponding technical foundation, unable to control the motor, after all, is a piece of metal. Through MATLAB/SIMULINK simulation we can also get some in a simple way is not a simple control as a result, see space pulse width vector control technology is a very good control of permanent magnet synchronous motor.Keywords: Permanent magnet synchronous motor control, space vector control pulse width, MATLAB/SIMULINK目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1永磁同步电机简介 (1)1.2永磁同步电机分类 (1)1.3永磁同步电机的控制方式简介 (2)1.4永磁同步电机的发展前景 (2)1.5 主要内容 (3)第2章空间脉宽矢量调节技术SVPWM (4)2.1空间脉宽矢量调节技术SVPWM的发展简况 (4)2.2 空间脉宽矢量调节技术SVPWM介绍 (4)2.3 空间矢量脉宽调制SVPWM法则推导过程 (7)2.3.1 空间矢量脉宽调制7段式 (8)2.3.2 空间矢量脉宽调制5段式 (8)2.4 合成矢量U ref所处扇区N的判断 (8)2.5 本章小结 (10)第3章 MATLAB/simulink简介 (11)3.1 MATLAB简介 (11)3.2 Simulink简介 (12)3.3 本章小结 (13)第4章三电平SVPWM的研究及其在PMSM的应用 (14)4.1永磁同步电机矢量控制的模型 (14)4.2 建模及仿真 (14)4.3仿真结果及分析 (18)结论 (20)参考文献 (22)致谢................................................................................................................ 错误!未定义书签。
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。
NPC三电平并网逆变器SVPWM控制算法建模与仿真
Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ６ ８ １ ３ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ ３ ５ － １ ２ ８ ６ ／ ｇ ４ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ２ ． ０ ０ １
作 者简介 ： 薛家祥 ， 男， 江苏徐 州市人 ， 华 南理 工大学教授 ， 博导， 主要研 究方向 ： 光伏 离网、 并网逆变器及 其分布式发 电系
薛家祥 ， 傅 智河 ， 罗海松 ， 马前进
（ １ ． 华 南理 工大 学 广 东广 州 ５ １ ０ ６ ４ １ ； ２ ． 龙岩 学 院 福 建龙岩 ３ ６ ４ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 针 对 二极 管箝位 式 （ Ｎ Ｐ Ｃ） 三 电平 三相 逆 变 器 的并 网算 法 。 研究 了 Ｎ Ｐ Ｃ三 电平三 相 并 网 逆 变器 的工作机 理 ， 并建 立 了 Ｎ Ｐ Ｃ三 电平 三相逆 变 电路 的 简化 模 型 与数 学模 型 ． 提 出 了基 于 简化 模型的 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ 并 网控 制 算法 ， 通过 Ｍａ ｌ ｆ ａ ｂ仿真 分析 了该 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ 并 网控 制 算 法 的可行 性 与 动 态 性能 。结果 表 明基 于简化模 型 的 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ 并 网控 制 算法 的并 网 电流 谐波 率低 ． 动 态响应迅 速 ． 满足
耗． 降低 系统 效 率。 多电平 逆 变器无 需输 出变压 器 ， 并且 开 关 管所 承 受 的 电压 应 力 小 ， 损 耗低 。本 团队 建
立了Ｎ Ｐ Ｃ三 电平三相 逆 变 电路 的 简化 模 型 ， 提 出 了基 于简化模 型 的 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ 并 网控 制 算法 ， 该算 法的 并 网
Ｎ Ｐ Ｃ三电平并网逆变器 Ｓ Ｖ Ｐ ＷＭ控制算法建模与仿真
电流谐 波率低 ， 动 态响应 迅速 。
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。
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。
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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。