经典的SVPWM理论及Simulink仿真搭建

经典的SVPWM理论及Simulink仿真搭建

经典的SVPWM 理论及Simulink 仿真搭建

(中国矿业大学,江苏省 徐州市 221008)

Classical Theory of SVPWM and Simulation Based on Simulink

LIU Jun-ting, SHU Xu-jian, ZHAO Ji-feng, LIU Yong-qi, YU Ling-yun, SHI Wen-gang (China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, Jiangsu Province,China)

ABSTRACT: The paper introduced the classical principle of space-vector pulse width modulation(SVPWM) and the simulated method in Simulink,At the end, we present the comparison analysis between experimental result and the expected value. KEY WORDS :Power electronics; SVPWM; PWM Converter; SPWM;

摘要:介绍了经典的空间矢量控制理论,并且详细地介绍了在Simulink 环境下实现电压空间矢量的方法,最后给出理论值与仿真实验结果的对比分析。

关键词:电力电子;电压空间矢量脉宽调制; PWM 变流器;正弦脉宽调制;

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 V ector 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及,即对于正弦波调制的三相PWM 逆变电路来说,在调制度a 为最大值1时,输出相电压的基波幅值为

2

dc

U ,输出线电压的基波幅值为

2

3dc

U ,即直流电压利用率仅为0.866;对于SVPWM ,要使得合成矢量在线性区域内调制,则要满足dc

out m 32

U U U =≤

,对应直流电压利用率m dc

2

*33U U =1。

(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 m

b m

c m cos 2cos()32cos()3u U t u U t u U t ωωπωπ⎧

⎪=⎪

=-⎨⎪

=+⎪⎩

(1-1)

其中U m 为相电压的幅值,ω=2πf 为相电压的角频率。图1.1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()332

out

a b c m 2()3

t U u u e u e U e πππω--=++= (1-2)

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