精品资料（2021-2022年收藏）两电平电压源逆变器空间矢量调制方案

1、任务2：两电平电压源逆变器空间矢量调制方案周乐明 学号：S11092064 电气2班摘要提出了三相两电平逆变器的空间矢量调制方法，详细讨论了两 电平逆变器的工作原理及空间矢量调制的基本原理，并给出一个具体的仿真实例，通过仿真 ，可以得出实际运行中的电压、电流的波形，而且在文中给出了实例的电路原理图，使得对 于空间矢量调制的原理得以更加清楚的认识。1. 两电平电压源逆变器空间矢量调制1.1 结构试图三相电压型逆变器电路原理图如图2.1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(

2、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)。由于同一桥臂上下开关管不能同时导通，则上述的逆变器三路逆变桥的组态一共有8种。对于不同的开关状态组合(abc)，可以得到8个基本电压空间矢量。各矢量为： (2-1)则相电压Van、Vbn、Vcn，线电压Vab、Vbc、Vca以及的值如下表2-1所示（其中Udc为直流母线电压）。图2.1 三相电压型逆变器原理图表2-1 开关组态与电压的关系abcVanVbnVcnVabVbcVca00000000001002Udc/3-Udc/3-Ud

3、c/3Udc0-Udc010-Udc/32Udc/3-Udc/3-UdcUdc0110Udc/3Udc/3-2Udc/30Udc-Udc001-Udc/3-Udc/32Udc/30-UdcUdc101Udc/3-2Udc/3Udc/3Udc-Udc0011-2Udc/3Udc/3Udc/3-Udc0Udc1110000000可以看出，在8种组合电压空间矢量中，有2个零电压空间矢量，6个非零电压空间矢量。将8种组合的基本空间电压矢量映射至图2.11所示的复平面，即可以得到如图2.13所示的电压空间矢量图。它们将复平面分成了6个区，称之为扇区。图2.2 电压空间矢量与对应的（abc）示意图1.2S

4、VPWM算法实现SVPWM的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期TPWM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。本文采用电压矢量合成法实现SVPWM。如上图2.2所示，在某个时刻，电压空间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)和零矢量()在时间上的不同组合来得到。先作用的称为主矢量，后作用的称为辅矢量，作用的时间分别为TK和TK+1，作用时间为To。以扇区I为例，空间矢量合成示意图如图2.3所示。根据平衡等效原则可以得到下式： (2-2) (2-3) (2-4)式中，T1，T2，T0分别为，和零矢量和的作用时间，为合成矢量与主矢量的夹角。图2

5、.3电压空间矢量合成示意图要合成所需的电压空间矢量，需要计算T1，T2，T0，由图2.14可以得到： (2-5)将式(2-29)及2Udc/3和=Um代入式(2-30)中，可以得到： (2-6)取SVPWM调制深度，在SVPWM调制中，要使得合成矢量在线性区域内调制，则要满足，即。由此可知，在SVPWM调制中，调制深度最大值可以达到1.1547，比SPWM调制最高所能达到的调制深度1高出0.1547，这使其直流母线电压利用率更高，也是SVPWM控制算法的一个主要优点。(1) 判断电压空间矢量Uout所在的扇区判断电压空间矢量Uout所在扇区的目的是确定本开关周期所使用的基本电压空间矢量。用U和

6、U表示参考电压矢量Uout在、轴上的分量，定义Uref1，Uref2，Uref3三个变量，令： (2-7)再定义三个变量A，B，C通过分析可以得出：若Uref1>0，则A=1，否则A=0；若Uref2>0，则B=1，否则B=0；若Uref3>0，则C=1，否则C=0。令N=4*C+2*B+A，则可以得到N与扇区的关系，通过下表2-2得出Uout所在的扇区(如图2.2)。表2-2 N与扇区的对应关系Table2-2 The corresponding relationship between N and sectorN315462扇区(2) 确定各扇区相邻两非零矢量和零矢量作用

7、时间由图2.14可以得出： (2-8)则上式可以得出： (2-9)同理，以此类推可以得出其它扇区各矢量的作用时间，可以令： (2-10)可以得到各个扇区T1、T2、T0作用的时间如下表2-3所示。表2-3 各扇区T1、T2、T0作用时间Table2-3 The effect time of T1、T2、T0 every sectorN123456T1ZY-Z-XX-YT2Y-XXZ-Y-ZT0TPWMTs-T1-T2如果当T1+T2>TPWM，必须进行过调制处理，则令: (2-11)(3) 确定各扇区矢量切换点定义： (2-12)三相电压开关时间切换点Tcmp1、Tcmp2、Tcmp3与

8、各扇区的关系如下表2-4所示。表2-4 各扇区时间切换点Tcmp1、Tcmp2、Tcmp3Table2-4 The switching time of Tcmp1、Tcmp2、Tcmp3 every sectorN123456Tcmp1TbTaTaTcTcTbTcmp2TaTcTbTbTaTcTcmp3TcTbTcTaTbTa为了限制开关频率，减少开关损耗，必须合理选择零矢量000和零矢量111，使变流器开关状态每次只变化一次。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。例如图1-4所示的扇区I，逆变器开关状态编

9、码序列为000，100，110，111，110，100，000，将三角波周期TPWM作为定时周期，与切换点Tcmp1、Tcmp2、Tcmp3比较，从而调制出SVPWM波，其输出波形如图2.15所示。同理，可以得到其它扇区的波形图。图2.4 扇区I内三相PWM调制方式1.3参数计算基准相电压V基准电流基准阻抗V/A又功率因素为0.95，有设基准电阻为X，基准电抗为Y则有因此线路总漏电感其中=5883V2.simulink仿真得到的波形其中a）为VAB的波形，b）为iA的波形，c）为VAB的THD，d)为iA的THDa)b)c)d)图A ma=0.4 f=30HZa)b)c)d)图B ma=0.4 f=60HZa)b)c)d)图C ma=0.8，f=60HZa)b)c)d)图 D ma=0.8，f=30HZ3.结论1. VAB的波形并非半波对称，它包含有奇次谐波和偶次谐波。2. 由于负载电感的滤波效果，iA的THD远小于VAB的THD，这是由于收到了负载电感滤波的影响。3. 电压和电流的谐波以边带形式出现，采样频率及倍频为中心分布在两边。4. 几波电压与调制因素成正比5. VAB的THD睡着ma的增加而减小。6