基于MATLAB的脉宽调制(PWM-SPWM-SVPWM)
基于MATLAB的脉宽调制(PWM-SPWM-SVPWM)第1章绪论1.1 脉宽调制技术的研究背景——电气传动的发展随着电力电子技术、微处理器技术的发展以及材料技术尤其是永磁材料技术的进步，电气传动系统，包括交、直流电动机调速及伺服系统，正在向系统高性能、控制数字化、一体化机电的方向发展。
直流传动系统控制简单、调速特性好，一直是调速传动领域中的重要组成部分。
现代的直流传动系统的发展方向是电动机主极永磁化及换向无刷化，而无刷直流电动机正是在这样的趋势下所发展起来的机电一体化电动机系统。
一般意义上的无刷直流电动机(Bruhless DCMotor,BLDCM)是指方波无刷直流电动机，其特征是只需简单的开关位置信号即可通过逆变桥驱动永磁电动机工作。
1975年无刷直流电动机首次出现在NASA报告中。
之后，由于高性能、低成本的第三代永磁材料的出现，以及大功率、全控型功率器件的出现，使无刷直流电动机系统获得了迅速的发展。
1977年，出现了采用钐钻永磁材料的无刷直流电动机。
之后不久，无刷直流电动机系统开始广泛采用高磁能积、高矫顽力、低成本的第三代NdFeB永磁材料，且采用霍尔元件作位置传感器，采用三相全桥驱动方式，以提高输出转矩，使其更加实用。
1986年，H.R.Bolton对方波无刷直流电动机系统进行了全面的总结，这标志着方波无刷直流电动机系统在理论上、驱动控制方法上已基本成熟。
近年来，虽然永磁直流电动机也随着永磁材料技术的发展而得到了性能的提高，依然在直流传动系统中被广泛应用，但直流传动系统已经处于无刷直流电动机大规模普及与应用的阶段。
现代交流传动系统已经由感应电动机为主发展为多机种，尤其是以永磁同步电动机的发展最为显著。
一方面，由感应电动机构成的交流调速系统性能依然不断提高，变压变频(VVVF）技术及矢量控制技术完全成熟。
通过模仿直流电动机中转矩控制的思路，采用坐标变换，把交流感应电动机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，并通过对磁通和转矩的独立控制、使感应电动机获得类似直流电动机的控制特性。
近年来又陆续提出了直接转矩控制、解耦控制等方法，从而使交流调速控制有了突破性的发展，并出现了一系列用于交流调速系统的高性价比的通用变频器。
另一方面，永磁同步电动机调速及高性能伺服技术发展迅速，应用功率范围不断扩大。
永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)，又被称为正弦波无刷直流电动机系统，实际上为带有位置传感器的、由逆变器驱动的永磁同步电动机系统。
其反电势波形为正弦波，相应的绕组电流也为正弦波。
关于永磁同步电动机的研究主要集中于电动机的新型结构形式、气隙磁场的设计、计算和绕组电流的控制。
其中，绕组电流的控制为大部分文献研究的焦点。
1982年，G.P.Fatt从理论上指出了两种有效获得正弦绕组电流的方法，即静止坐标系下的电流控制方法，它包括电流调节型SPWM 控制方法（CRPWM）和电流滞环控制方法，指出了其应用范围，并加以实验验证。
至今，这两种方法在永磁同步电动机系统中得到了最广泛的应用。
1987年，P.Pillay对方波无刷直流电动机和正弦波无刷直流电动机系统进行了全面的对比，在总结正弦波无刷直流电动机各种研究成果的基础上，提出了基于旋转坐标系下的正弦波无刷直流电动机系统绕组电流控制方法：id、iq法。
此后的研究虽然在控制手段上不断改进，但控制方法没有本质的突破。
一般实现电流控制的手段有模拟方法、模拟数字混合方法、全数字方法等，并在逐步向全数字控制方向发展。
感应电动机和永磁同步电动机系统相比较，无论是在效率、功率密度等各方面，永磁同步电动机系统均具有相当优势。
因此，交流永磁同步电动机在交流传动系统中的应用范围会继续扩大。
综上所述，高性能直流传动系统在向方波无刷直流电动机为主的方向发展，而方波无刷直流电动机在向电流正弦化的方向发展；同时，高性能交流传动系统在向交流永磁同步电动机系统为主的方向发展，而永磁同步电动机系统也在向无位置检测或位置检测简易化的方向发展。
由于二者的电动机本体均为永磁同步电动机，且系统结构大致相同，因此交、直流之分越来越模糊，二者的发展方向相同，概念趋向一致。
在电动机理论和其他相关技术发展的推动下，“无刷直流电动机”的概念已由最初特指具有电子换向的直流电动机发展到泛指一切具备有刷直流电动机外部特征的由驱动器驱动的永磁同步电动机。
无刷直流电动机或永磁同步电动机的发展亦促使电动机理论与电力电子技术、微电子技术、计算机技术、现代控制理论及高性能材料的紧密结合。
如今，无刷直流电动机或永磁同步电动机系统集特种电动机、变流机构、检测元件、控制软件和硬件于一体，形成新一代的一体化电动机系统，体现着当今应用科学的最新成果，是机电一体化的高技术产物。
1.2 脉宽调制技术的发展随着全控型功率电子器件的发展，脉冲调宽（PWM）技术与开关功率电路成为主流技术，在功率应用中基本取代了线性功率放大电路，以减小功率器件导通损耗，提高驱动效率。
在PWM技术中，功率器件工作在开关饱和导通状态，通过改变功率器件的驱动脉冲信号的开通与关断的时间，来改变加在负载两端的平均电压的大小。
当负载为直流电动机时，也就实现了电动机的调压调速控制，这也就是PWM控制的基本原理。
改变脉冲信号的开通、关断时间有两种基本方式。
一种方式是将脉冲信号的开关频率及周期Ts固定，通过改变导通脉冲的宽度来改变负载的平均电压，这就是脉冲宽度调制（Pulse WidthModulation,PWM）。
另一种方式是将脉冲信号的导通宽度固定，通过改变开关频率及周期T来改变负载的平均电压，这就是脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,PFM）。
由于PFM控制是通过改变脉冲频率来实现平均电压的调节的，频率变化范围较大。
在频率较低时，往往人耳所感觉到的电磁噪声较高；而在频率较高时，会导致功率器件开关损耗的增加，而且还存在功率器件关断速度的限制。
最严重的情况是，在某些特殊频率下系统有可能产生机械谐振，就会导致系统产生振荡和出现音频啸叫声。
而在PWM控制中，由于脉冲频率固定，通过频率选择不但可以克服上述问题，而且有利于消除系统中由于功率器件开关所导致的固定频率的电磁干扰。
因此在电气传动领域内PWM控制技术成为应用的主流。
在交流电气传动中，脉宽调制技术用于产生单相或三相交流电即实现逆变，控制信号变为幅值和频率均可变化的周期信号。
在各种形式的周期控制信号中，正弦波控制信号应用最为普遍，因此一般统称为正弦波脉宽调制（Sinusoidal PulseWidth Modulation,SPWM）。
传统的SPWM技术多采用模拟技术来实现，即脉宽调制信号的获得是通过三角波与所希望的调制函数直接比较而获得。
随着高性能的交流伺服驱动系统的全数字控制的发展，要求用数字方法来实现脉宽调制。
纵观现有的文献，数字脉宽调制方法多采用规则采样技术，通过三角载波与所希望的调制函数的比较获得数学方程式，PWM信号则是通过对规则采样技术获得的数学方程式的计算获得的。
这种数字脉宽调制方法是对模拟自然采样的三角波——正弦波（SPWM）方法的近似：虽然还存在一些SPWM优化算法，诸如谐波型SPWM技术以及准最优SPWM技术等，但算法复杂，计算时间增加，应用较少。
而近年来出现的空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术，相应的数字计算方法形成的脉宽调制信号与传统的SPWM信号相比，具有更多优点。
因此空间矢量脉宽调制技术在交流电动机驱动系统中得到了广泛的应用。
第2章 PWM 控制的原理介绍2.1 概述PWM （Pulse Width Modulation ）控制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，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。
2.2 PWM 控制技术分类1)正弦PWM （SPWM ）；2)特定谐波消除PWM （SHEPWM ）；3)最小纹波电流PWM ；4)空间矢量PWM （SVM ）；5)随机PWM ；6)滞环电流控制PWM ；7)瞬时电流控制正弦PWM ；8)Delta 调制PWM ；9)Sigma-Delta 调制PWM 。
通常PWM 技术可以按电压控制或电流控制来分类，或按前馈方式或反馈方式来分类，也可以按基于载波或不基于载波来分类。
本论文主要围绕其中的SPWM ，SVPWM ，滞环电流控制PWM 三种PWM控制方法展开介绍，并进行对比。
2.3 PWM 控制的基本原理及其理论基础在采样控制理论中有一个重要的结：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
冲量即指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形的基本相同。
如果把各输出波形用傅里叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
例如图2.1所示的三个窄脉冲形状不同，其中图2.1a为矩形脉冲，图2.1b 为三角形脉冲，图2.1c 为正弦半波脉冲，但它们的面积（即冲量）都等于1，那么，当它们分别加在具有惯性的同一个环节上时，其输出相应基本相同。
当窄脉冲变为图2.1d 的单位脉冲函数)(t 时，环节的响应即为该环节的脉冲过渡函数。
图2.1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲a ） 矩形脉冲b ）三角形脉冲c ）正弦半波脉冲d ）单位脉冲函数图2.2a 的电路是一个具体的例子。
图中)(t e 为电压窄脉冲，其形状和面积分别如图2.1的a 、b 、c 、d 所示，为电路的输入。
该输入加载可以看成惯性环节的L R -电路上，设其电流)(t i 为电路的输出。
图2.2b 给出了不同窄脉冲时)(t i 的响应波形。
从波形可以看出，在)(t i 的上升段，脉冲形状不同时)(t i 的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。
脉冲越窄，各)(t i 波形的差异也越小。
如果周期性地施加上述脉冲，则响应)(t i 也是周期性的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各)(t i 在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
上述原理可以称之为面积等效原理，它是PWM 控制技术的重要理论基础。
图1.2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形a ）电路b ）响应波形下面分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。
把图2.3a 的正弦半波分成p 等分，就可以吧正弦半波看成是由p个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。
这些脉冲宽度相等，都等于 ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的p幅值按正弦规律变化。
如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到图2.3b所示的脉冲序列。
基于Matlab脉宽调制方法的研究
三相逆变电路的SPWM
U ab1 Ud
0.612M
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用MATLAB对三相桥式逆变电路进行仿真
第6页/共28页
SPWM仿真结果-线电压
当Ud=250V，M=08时，线电压 基波为：
U ab1 0.612MU d 0.612 0.8 250 122.4V
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主要内容
1
SPWM原理分析
2
SVPWM原理分析
3
仿真模块搭建
4
仿真结果和分析
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PWM控制原理
• PWM（Pulse Width Modulation）控制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，来等效地获得所需要的波形（含 形状和幅值）。
第2页/共28页
PWM控制技术的重要理论基础
原则
使每一次的开关切换只涉及一个开关，降低开关频率
七段空间矢量合成方式
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
TS
零矢量 (000)
矢量A
矢量B
零矢量 (111)
矢量B
零矢量 矢量A (000)
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以1扇区为例
Tx、Ty两个非零矢量的作用时间
第19页/共28页
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致谢
在本篇论文即将完成之时，在此要感谢我的导师XXX老师，本 论文是在XXX的悉心指导下完成的。XXX认真负责的态度、治学严 谨的精神激励着我，使我获益匪浅。 感谢学院里给与我帮助的老师和同学，感谢你们为我所做的一切。 最后我衷心的感谢各位老师和同学，并致以我崇高的敬意和美好的 祝愿！祝愿大家身体健康，工作顺利，学业进步。
基于SPWM／SVPWM调制策略的逆变器效率研究
ａ ｄ Ｓ Ｗ Ｍ ｄ ｌｔ ｎ ｓｒ ｔｇ ｅ ， ｔ ｅ ｉ ｖ ｒｅ ｏ ｓ ｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｍｅ ｈ ｄ ｗａ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｓｍｕ ａ ｅ ｂ ｔ ｂ ／ ｎ ＶＰ ｍｏ ｕ ａ ｉ ｔａｅ ｉ ｓ ｈ ｎ ｅ ｒ ｌ ｓ ａｃ ｌｔ ｔ ｏ ｓ ａ ａｙ ｅ ｎ ｉ ｌｔｄ ｙ Ｍａｌ ｏ ｔ ｏ ａ
未 从 功率 角度 定量 分析 两种 调制 策 略 的区别 。文
１ 引 言
随着 传 统 能 源 的 日益枯 竭 ． 阳 能 已经 成 为 太
ＷＡ ＧＪ ｎ － ｉ Ｎ ｕ ・ｎ ， Ｉ ｕ — ， ＨＥ ｕｎ Ｘ ｕ — ａｇ ＷＥ ｅ Ｎ ｉ ｇｑ， ａ ＷＡ Ｇ Ｑ ｎ． ｇＬ ｏｌ Ｃ Ｎ Ｑ ａ ， Ｕ Ｇ ｏｈ ｎ ， Ｉ ｉ ｊ ｉ Ｇ ｉ Ｌ （ｏｌ ｅｏ ｌ ｔｃｌ ｎｉｅｒ ｇａｄＡｕｏ ａｉ ， ｎ ｕ ｎｖｒ ｔ， Ｃ ｌ ｇ ｅ ｒ ａ Ｅ ｇｎｅｉ ｔ ｔ ｎ Ａ ｈ ｉ ｉ ｓｙ ｅ ｆＥ ｃ ｉ ｎ ｎ ｍ ｏ Ｕ ｅｉ Ｈｅ ｉ ３ ６ １Ａ ｈ ｉｃ ｆ ０ ０ ， ｎ ｕ， ｎ ｅ２
Ｓｍ ｌ ｋ进 行 了仿 真 ， ｉ ｕｉ ｎ 比较 了 两种 调制 策 略对 逆 变 器 效 率 的影 响 ， 搭 建 了 实 验 平 台 ， 行 了实 验 验 证 。根 据 实 并 进 验 数 据 和仿 真 结 果 ， 出结 论 ： 用 Ｓ Ｐ 得 采 Ｖ ＷＭ 调制 策 略 ， 提 高 逆 变 器 的 效 率 ， 得 更 高 的调 制 度 。 能 获 关 键 词 ： 变 器 ； 制 策 略 ； 率 ； 间矢 量 脉 宽 调 制 逆 调 效 空
基于MATLAB的SVPWM高次谐波分析
基于MATLAB的SVPWM高次谐波分析彭润泽14721429（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：从空间矢量脉宽（SVPWM）调制产生的机理出发,推导了空间矢量电压的公式，简介了SVPWM的实现方式，指出了五段式和七段式两种主要逼近方法下。
在MA TLAB/Simulink的软件环境下对两种合成方式搭建了仿真模型，分析了两种方式产生的SVPWM谱的谐波分布和相应逆变器产生电压的谐波分布情况,并总结出了两者的优缺点。
得到了七段SVPWM的正弦度高和五段SVPWM开关损耗少的结论。
关键词：空间矢量调制技术；高次谐波分析；傅里叶变换；MA TLAB/SimulinkStudy on harmonics of SVPWM based on MATLABPeng Runze(School of Engineering-Mechatronics and automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract: Starting off with the principle of space vector pulse width modulation(SVPWM), this paper deduces formulas of the voltage space and points out two main approximation methods. In software MATLAB / Simulink , simulation models are built to analyze the harmonics generated by the distribution of two ways SVPWM harmonic spectrum distribution and the corresponding voltage generated by the inverter. Finally, the paper sums up the advantages and disadvantages of two methods and hence draw conclusions that seven-step SVPWM possesses better sine waveform while five-step one reduces switching loss.Key words: SVPWM; Fourier transform; harmonic; MATLAB/Simulink0 引言在全数字高性能交流调速系统中,通常采用数字脉宽调制来代替传统的模拟脉宽调制。
基于MATLAB／Simulink的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器的仿真
基于MATLAB／Simulink的电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）逆变器的仿真基于MATLAB,Simulink的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器的仿真 .32-2001年第4期《电机电器技术》?计算机与自动控制?基于MATLAB/Simulink的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)逆变器的仿真王潞钢,陈林康(广东工业大学,广州510090)摘要:介绍了电压空间矢量脉宽调制(SVPWb1)技术,并对恒压频比且为同步调制时的SVpWbl,进行了细致的推导.最后详细讨论了如何用MATLAB中的 Simulink进行仿真的具体步骤.关键词:逆变器;电压空间矢量脉宽调制;仿真SVPWMInverterSireulationBasedon MATLAB/SimulinkWANGLa—gang,CHENLin—kAbstract:1KspaperintroducesthespacevectorPwM(SVPWM),anddeducesitwhen theoutputfrequencyisproportionaltothelinevoltageandthemodulafonissynchr o— nized.ThesimulationbySimulinkinMATLABisdiscussedindetail.Keywords:inve~ion;SVPWM;shm~fion 中图分类号:TP391.9文献标识码:A 1引言作为电力电子装置的核心技术,PWM技术被广泛地应用于变频调速电气传动中.技术中应用最为普遍的是正弦脉宽调制(SPW'M)和电压空间矢量脉宽调制(SVP.WM)相比SPWM而言,SVP~'2d具有更低的高次谐波和电压利用率高等优点,所以越来越受到人们的重视.在控制系统通用计算机仿真软件中, MathWorks公司的MATLAB软件最为流行. 它的Simulink工具箱是一种优秀的仿真软件,具有模块化,可重载,可封装,面向结构图编程以及高度可视化等特性.其最为显着的特点是,具有控制系统模型图形组态输入与仿真功能,只需在图形窗口画出所需分析,设计的控制系统方框图,软件本身就能对模型系统进行线性化处理与仿真.这一特点使得一个非常复杂系统的仿真建模变得相当容易. 文章编号:1004—0056[2001)04—0032一OO4 值得指出的是,M丑.AB/SimL1link具有开放的编程环境,它允许用户开发自己所需的模块, 可通过S—function模块和MATKM3提供的模板,用ICt,a2XAB或c语言程序来编出用户需要的复杂算法,比如SVPWM的算法. 28个空间矢量三相电压源逆变器可由图l所表示的6 个开关元件来等效表示.逆变器桥臂的上下开关元件在任何一时刻不能同时导通.不考虑死区时,上下桥臂的开关呈互逆状态. 圉1三相电压源逆变器模型u,v,W为输出的三相电压,以图l所示.计算机与自动控制?《电机电器技术》2001年第4期?33?1]刈2磁链空间矢量空间矢量的幅值为:当?为零矢量~-~,-(ooo)与?(111) 时.I?l-0当?为其余的六种有效矢量时j~-~,-j?亏??亏udcT空间矢量的空间位置如图2所示,两相邻有效矢量的夹角为60~.3电压空间矢量脉宽调制《SVPWM) 当三相电动机由三相对称余弦波电压供电时,根据文献1可知,磁链为一顺时针旋转的圆形,起始点在如图2所示的q轴的负方向,半径I{0==ul/~o(1)其中u为线电压,m为角速度.3.1有效矢量的空间分配图q轴负方向为旋转起点,顺时针旋转, 可得出六种有效矢量对应的空间分配图,如图3所示.在磁链空间中,每60.范围内由图 3所示的两种相邻有效矢量线性合成SVP- WM氨AlP…(i0n1/\础AlP"./\O.0}},/?,010)0l1)011)001)图3有效矢量的空间分配圈3.2空间矢量作用时间的推导图4如图4所示,在0.一60.空间范围内,例取,矢量?(100),m矢量?(110),则Tf 为矢量,作用时间,为矢量m作用时间. 本例中,设0为磁链旋转起点所对应的角度,?T为磁链旋转过?0角度时所对应的时间.对三角形~.ABC,由三角形正弦定理有五吾百芒五芒.i({一中)一sin(中._m(寻)34?2001耳第4期《电机电器技术》?计算机与自动控制?其中西=0+/"0/2=+<o/',T/2面=/2uT丽=?{ITmAC一~,T/2可推导得:TkATsin({.中)(2)Tm=kA%in(~)(3)其中k=拒/udc,代人式(1j得k=42u~/Uao零矢量作用时阅To=?T—Tj—Tm,其选取原则为选取使开关变化量最小的零矢量. T0的作用点(以0表示)简单起见,如图 4所示.需要注意下一段时问AT时,用的有效矢量的顺序相反了,为m矢量,矢量(如图4所示).这两段作用时阔2?T称为一个矢量周期,开关频率fs1.3.3V/F控制且同步调制时空间矢量作用时间考虑变压变频V/F控制时,不计电压补偿,输出频率f与线电压ul为比例关系(恒压频比):f=gUl其中g为比例系数,由此可容易推出: =V~2ut一=蠹设N=fJf为载波比则k/',T=2gua=青,所由式(2),(3)j, 得:耻如(})(4)盏如(西)(5)取N为6的倍数,此肘的SVqPWM为同步调制.计算在,6o.范围肉的中值t其它范围母的计算同此):=詈专={+2+吉={莆由上可知,值的大小只与N有关.所以由式(4),(5)可推得:保持"不变.当输出频率f与U为比例关系,且为同步调制时,TI 与T的大小仅与载波比N有关.若f与'同步变化,则TI与Tm太小不变.4MATLAB仿真实现在整个MA?AB/simulink仿真过程中, 只需要三个独立的输入变量:输出频率f,同步载波比N(一定要是6的倍数),等效直流电压u这些都可以用恒值输出模块(ODD. stailt)来手工赋值,可添加一个S—function模块来编程实现当N不是6的倍数时的自动整定.仿真步骤:T1'a,取以享()为周期的单边三角渡为时向基数,如图5所示.可用MAT. LAB中的S—function模块来自行构造,例程如下:在S—function模块附带的模板中的函数functionsys=mdloutputs(t,x,u)里添加:1'1 =floor((/2));sys=t—n*2;即可实现图5的三角载波.?计算机与自动控制?《电机电器技术》2001年第4期?35?b,在一个作用周期T2完成后,按公式 (4),(5)计算_rl,的值c,用一开关变量(例如,设定onoff=0或 1)来实现:在下一段作用周期/2来临时, 做出如图5所标出的有效作用矢量顺序的自动切换.d,当时间来临时,判断上一时刻的有效输出(用状态量来保存),从而确定输出的零矢量是?(000)还是/,,-,it(111) e,每隔磁链空间印.,即N/6个_r口后,按表(1)换取一对有效矢量.此时中重新置零,则,T2,L.的值仍可按公式(4),(5)来计算.此时运行Simulink时,MA?.AB的Coin. maud窗口会提示正在使用的是离散时间解题器(dieretetimesolver).推荐使用固定步长 (fixed—step),可以估算一下,例取f=10,, =lkHz时,最小的有效矢量的持续时问为1. 6,若选用变步长(variable—step),最大步长 (maxstepsize)选用auto时,若平滑因子refine factor不是足够的大时,会出现丢失有效矢量的现象,所以固定步长虽然速度慢一些,但设定的恰当,肯定不会出现丢失有效矢量的现象.取f=2(】,N=48,图6为0,0.008秒问,开关sasbs的输出图形:S一Sb—S囝6f,若对图6的三个输出加上三个积分器,进行3—2变换后,可绘出svPwM所形成的圆形磁链轨迹.因为此时整个仿真系统是由离散系统与连续系统的合成的混合系统, 推荐在固定步长(fLxed—step)中选取odel (euler)即可.仍取f=20Hz,N=48,磁链如图 O05115225囝7g,选用静止—B建立起来的电动机等效模型,电机参数:极对数P=2,L=0.844H,Lt=086H,=0.795H,=1.2n,R=0.0312,转动惯量J=0.004k~.取f= 20Fh,N=48,g=7.6,U=700V,恒转矩负载TL=1.9Nm,可得出转速曲线图8. t)圈85结论本文对电压空间矢量调制(SVPWM)在恒压频比且为同步调制时进行了细致的推导.并详细讨论了如何用MATLAB中的 Simulink进行仿真的步骤与注意事项,所得出的SVPWM输出开关图,磁链图,转速曲线图等都与实际相吻合,具有很高的参考价值参考文献:[1]吴守箴等电气传动蚋脉宽调制技术机械工业出版杜.1995.[2]Ymarai.NewPvnnmethodforfullydigitledinvertem.IEEETRANSIA.1987[3:施阳国等语言精要厦动态仿真工具 SIMELINK.西北工,l大学出版牡1997.口。
PWM SPWM SVPWM
PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。
PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规率排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。
它广泛的用于支流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。
三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。
SPWM原理，正弦PWM的信号波为正弦波，就是正弦波等效成一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，其脉冲宽度是由正弦波和三角波自然相交生成的。
正弦波波形产生的方法有很多种，但较典型的主要有:对称规则采样法、不对称规则采样法和平均对称规则采样法三种。
第一种方法由于生成的PWM脉宽偏小，所以变频器的输出电压达不到直流侧电压的倍;第二种方法在一个载波周期里要采样两次正弦波，显然输出电压高于前者，但对于微处理器来说，增加了数据处理量当载波频率较高时，对微机的要求较高;第三种方法应用最为广泛的，它兼顾了前两种方法的优点。
SPWM虽然可以得到三相正弦电压，但直流侧的电压利用率较低，最大是直流侧电压的倍，这是此方法的最大的缺点。
SVPWM是Space Vector Pulse Width Modul的意思，翻译成空间矢量脉宽调制，它是一种PWM技术的调制方法，他的思想是通过pwm调制形成的pwm波在接入电机三相定子绕组中时，使电机的定子产生圆形旋转磁场，从而带动电机旋转，这里的空间矢量指的是三相定子电压的合成矢量（具体了解你可以看看交流传动方面的书我这里就不解释了），SVPWM 说白了是一种逆变方法是正弦脉宽调制（SPWM)的一个特例，而矢量控制是电动机调速的一种控制方法，他的目的是把三相异步电动机的转速和转矩控制分开使控制更精确，形成类似于直流电动机的数学模型，从而达到直流电动机的控制性能，矢量控制最终算出来的就是三相定子电压的数值，你根据这个数值再运用SVPWM就可以驱动电机达到你的控制要求了。
基于MATLAB的SPWM电压型逆变器的仿真与分析
［ ２ 】 高峰 ， 俞 力 ，张 文安 等 ． 基 于作 物 水 分 胁 迫声发 射 技 术的 无 线传 感 器 网络精 量 灌 溉 系统 的初 步研 究 … ．农 业 工 程 学
报 ， ２ ０ ０ ８ ， ２ ４ （ ０ １ ） ．
能耗 等因素 。在该系统 中，水 分传 感器是用于 信 息搜集 的，其所搜集信 息数据 的准确性将直 接决 定了整个系统运用分析 的真 实可靠 性，是 该技术在 农 田土壤含水率监测 中具有 实用性的 第一 步。因此，在选择传感器 时，要 充分考虑 到农 田的环 境，使得选择 的传感器不会 受到土 壤的腐蚀 ；要充分考虑到农 田所在 的地 区，选 择那些受土 质影 响较小的传感器 ；要充分考虑 到其对土壤含水率 的分辨率，确保传感器感知
２ ｕｓ 。
下面详 述系 统模 型 中两个 重要 子模 块，
＜ ＜上 接 ７ ８页
术协议的无线通信 则是最佳选择，其不仅应用 范围极为广泛 ，且其 芯片集成度较高 ，可靠性 高，并具有低能耗 的特点 。
３ ． ２ － ３ 传 感 器 的 选 型
一
个执行 模块 由 １ 个Ｔ ｉ ｎ ｙ ＯＳ程 序 和 多 个 组 件
波。
３三相Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 电压型逆变器的建模与仿真
利用 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ软 件，在 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ环境 下 的
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ仿 真 工 具箱 搭 建 的三相 Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 电 压 型 逆 变 器 的 系 统 电 路模 型 。 系 统 主 电 路 实 现 的 是 交 流 ．直 流 ．交 流
要是由 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ来 实现 的 ，并借 助具 有 ｚ ｉ ｅ ｅ 协调 能力 的设备来促使 自身形成一个新 的网络
一分钟搞明白PWM、SPWM、SVPWM
一分钟搞明白PWM、SPWM、SVPWM1、什么是PWM？PWM是Pulse Width Modulation缩写，中文是脉冲宽度调制。
它是按一定规律改变脉冲序列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。
2、什么是SPWM？SPWM英文是Sinusoidal Pulse Width Modulation ,中文是正弦波脉宽调制，也即Sinusoidal PWM，可以理解为是在PWM的基础上用正弦波来调制合成的具有正弦波规律变化的方波。
3、什么是SVPWM？SVPWM是空间矢量脉宽调制，英文是Space Vector Pulse Width Modulation)。
它与SPWM的原理和来源有很大不同，但是却殊途同归。
可以这样理解，SVPWM是在SPWM的基础上增加三次谐波，或者说，SVPWM却可以看成由载波与有一定三次谐波含量（三次谐波在对称三相系统中抵消）的正弦基波调制而成，以提高电压利用率（SPWM直流电压利用率仅为86.6%）。
4、SVPWM特点是什么？1.在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。
2.利用电压空间矢量直接生成三相PWM波，计算简单。
3.逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM逆变器输出电压高15% 5、三种调制方式如何选择？简单来说，三种方式都可以使用。
一般来说，直接用PWM的场合较少，都是非常简单的应用情况下才会使用，因为控制简单，资源占用少。
而用SPWM足够满足大多数场合要求。
非要区分，那就是低频用SPWM多，高频用SVPWM的多，这里说的一般在30HZ以下用SPWM ， 30HZ以上用SVPWM 。
对输出电压有较高要求的用SVPWM。
在实际工程应用中，可能会有几种方式同时使用。
本文只是入门级的介绍，让大家快速地建议一个感性的认识，更复杂部分，在后续文章中列出。
PWM、SPWM、SVPWM三种调制方式的相同点与不同点，你GET了吗?。
基于Matlab_Simulink的SVPWM控制技术的仿真
第26卷第3期电站系统工程V ol.26 No.3 2010年5月Power System Engineering 56 文章编号：1005-006X(2010)03-0056-02基于Matlab/Simulink的SVPWM控制技术的仿真Simulation of SVPWM Control Technology based on Matlab/Simulink哈尔滨电站工程有限责任公司张进兴空间矢量PWM控制策略早在20世纪80年代初针对交流电动机变频驱动而提出，其主要思路在于抛弃了原有的正弦波脉宽调制(SPWM)，而采用逆变器空间电压矢量的切换以获得准圆形旋转磁场，从而在不高的开关频率(1～3 kHz)条件下，使交流电动机获得了较SPWM控制更好的性能，主要表现在：SVPWM提高了电压型逆变器的电压利用率和电动机的动态响应性能，同时还减小了电动机的转矩脉动等。
另外，简单的矢量模式切换更易于单片微处理器的实现。
这种SVPWM控制之所以能改进SPWM驱动交流电动机时的不足，其关键在于SVPWM更加直接地控制了交流电动机的旋转磁场，虽然SVPWM不输出三相平衡PWM波形．但它不仅在静态，甚至在暂态期间都能形成准圆形旋转磁场。
而常规的SPWM则将控制重点集中在波形的改进上，以至在不高的开关频率条件下，难以产生较为完善的正弦波电压，即使开关频率较高，由于电压型变流器固有的开关死区延时，从而降低了电压利用率，甚至使波形畸变，因而难以获得更为满意的交流电动机驱动性能。
将SVPWM应用于VSR控制之中，主要继承了SVPWM电压利用率高、动态响应快等优点，目前应用于VSR的SVPWM技术主要是利用同步旋转坐标系(d,q)中电流调节器输出的空间电压矢量指令，再采用SVPWM使VSR的空间电压矢量跟踪电压矢量指令，从而达到电流控制的目的。
1 电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）原理三相VSR不同开关组合时的交流侧电压可以用一个模为2Vdc/3的空间电压矢量在复平面上表示出来，由于三相VSR开关的有限组合，因而其空间电压矢量只有23＝8种状态，如图所示。
SVPWM控制算法MATLAB仿真
摘要随着全控型快速半导体自开关器件和智能型高速微控制芯片的发展，使得数字化PWM成为PWM控制技术发展的趋势。
但是传统的SPWM法比较适合模拟电路实现，不适应于现代电力电子技术数字化的发展趋势。
电压空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM)控制技术是一种优化了的PWM控制技术，和传统的PWM法相比，不但具有直流利用率高(比传统的SPWM 法提高了约15%)，输出谐波少，控制方法简单等优点，而且易于实现数字化。
本文首先对脉宽调制技术的发展现状进行了综述，在此基础上分析了电压空间矢量脉宽调制技术的发展现状，接着对空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的基本原理进行了详细的分析和推导。
最后介绍了SVPWM的基本原理及其传统的实现算法,并通过SVPWM的算法构建了Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。
关键字：空间矢量脉宽调制；仿真；建模；算法；Matlab/SimulinkAbstractTogether with the continual development of all-controlled fast semiconductor self-turn-off devices and intelligent high speed micro-control chip, the digitized PWM is becoming the trend of PWM control technique development .However, the traditional SPWM method is more suitable for analog circuits, and the traditional SPWM can not adapt to the development trend of the digitization of the modem power and electric.Space-vector pulse width modulation (SVPWM)is a kind of superiorized PWM control technique: achieving the effective utilization of the DC supply voltage(compared with the traditional SPWM, reduced by 15.47%), having little harmonic output and the easy control method, furthermore easy to realize the digitization.The article presents the developing condition of PWM and SVPWM firstly.The theory of SVPWM is discussed in detail.Finally, the basic principle of SVPWM and the traditional algorithm are introduced, and constructing Matlab/Simulink simulation model by SVPWM algorithm .In the end, the simulation on results verifies the correctness and feasibility of the algorithm.Keywords：svpwm；simulation；modeling；algorithm；Matlab/Simulink目录摘 要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章 概述 (4)1.1 MA TLAB 动态仿真工具SIMULINK 简介 (4)1.2 SVPWM 的控制算法 (5)1.3 参考电压矢量ref U 所处扇区N 的判断 (7)第二章 SVPWM 控制算法分析 (10)2.1 常规SVPWM 模式下，计算Y X T T , (10)2.2计算A ，B ，C 三相相应的开关时间321,,cm cm cm T T T (12)第三章 SVPWM 的SIMULINK 实现 (13)3.1SVPWM 控制算法原理图 (13)第四章 SVPWM 的SIMULINK 仿真结果 (18)4.1 波形图 (18)总 结 (20)参考文献 (21)第一章概述1.1 MATLAB动态仿真工具SIMULINK简介随着控制理论和控制系统的迅速发展，对控制效果的要求越来越高，控制算法也越来越复杂，因而控制器的设计也越来越困难。
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。