SVPWM技术在单相逆变电源中的应用[1]
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，逆变器作为高效、可靠的电力转换装置，在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。
其中，三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点，受到了研究者的广泛关注。
空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）作为一种先进的调制策略，通过合理分配三相桥臂的开关状态，可以实现对输出电压波形的精确控制，进一步提高逆变器的性能。
本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略，通过理论分析和实验验证，探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。
文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理，为后续的控制策略分析奠定基础。
随后，详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法，包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。
在此基础上，本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法，包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。
本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。
通过搭建实验平台，测试了不同控制策略下的逆变器性能，包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。
实验结果表明，采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势，验证了本文研究的有效性和实用性。
本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势，为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。
二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置，其基本原理在于利用开关管的导通与关断，实现直流电源到交流电源的高效转换。
与传统的两电平逆变器相比，三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量，因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。
三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。
单相逆变器的SVPWM
一、线电压矢量图1 电压源逆变器的结构[]omL =U sin(/6)AB o o u t ωπφ++根据Park 方程，可以将逆变器输出的线电压转化为线电压空间矢量：[exp()exp()]AB BC CA AB L U u u j u j u αα→=+⋅+⋅-=二、逆变器的工作模式与开关组合不论采用哪种调制方法，逆变器最大可能利用到4种开关状态或开关组合和不可以利用的开关状态。
本处只以SVPWM 调制算法为例展开：（1）不可以利用的开关状态：{S1与S3同时导通} {S2与S4同时导通}{S1-S4均关断}（待机状态） 等等缺点：中点电压不定，桥臂直通，不可以使用； （2）可以利用的开关状态每一个组合决定输出线电压的两个位置，因此第二类开关组合共计可以产生复平面上2个离散的位置固定的非零电压矢量和两个零矢量。
以空间矢量U1为例给出U1带入方程得到：dc dc /21[exp()exp()]U =U AB BC CA j U u u j u j e παα→=+⋅+⋅-＝以空间矢量U2为例给出U2带入方程得到：dc dc /22[exp()exp()]-U U AB BC CA j U u u j u j e παα→-=+⋅+⋅-=＝以此类推，得到电压源逆变器的电压空间矢量分布见图2，零矢量浓缩为一个点，即原点。
按照期望输出线电压过零点划分输出电压区间和选择有效电压矢量，见图3。
U refd μd γUdcU ref在纵轴上作简谐振荡可以在实轴上作展开角度为 PI/2或 -PI/2ωo t（a ）空间矢量分布 （b ）参考矢量合成 图2 电压空间矢量分布与参考矢量合成U 1U 20°180°360°U 2U 1U 2U 1图3 期望输出线电压区间划分与有效电压矢量选择---------------------------------------------------------------------------------------------------当电压源逆变器的直流回路电压为恒定，输出负载为对称，假设其输出相电压幅值为U omp ，输出线电压幅值为U omL ，直流回路电流为U dc ，线电压开关状态矢量的模为-j U dc U =，有以下结论：(/2)omL (/2)omL U sin()=U sin()j o R j o t e U t e ππωω--⎧⎪⎨⎪⎩ 输出线电压矢量的合成为参考线电压矢量----R U U U U o o s s sT T T T T T μγμγ=++，其中有效矢量-U μ和-U γ、零矢量-U o的占空比表达式分别为方法1 ：采用零矢量 正半周：d sin()sin()sin()R omLo v o v o s s dcT U U t m t m k T T U U μμμωωω--=====，d =1-d o μ 负半周：d sin()sin()sin()R omLo v o v o s sdcT U U t m t m k T T U U γγγωωω--=====，d =1-d o μ方法2 ：不用零矢量011d [1sin()],d [1sin()],d 022o o s s T T m t m t T T μμμγωω==+==-= ----------------------------------------------------------------------------------------------。
svpwm
交流电动机绕组旳电压、电流、磁链等物 理量都是随时间变化旳，假如考虑到它们所 在绕组旳空间位置，能够定义为空间矢量。 定义三相定子电压空间矢量
uAO kuAO uBO kuBOe j uCO kuCOe j2
2
3
k为待定系数
空间矢量旳合成
三相合成矢量
us uAO uBO uCO kuAO kuBOe j kuCOe j2
is、is' 共轭矢量
空间矢量体现式
考虑到
iAO iBO iCO 0
2
3
p' =
3 2
k 2 (uAOiAO
uBOiBO
uCOiCO )
3 2
k2
p
三相瞬时功率 p=u i AO AO uBOiBO uCOiCO
按空间矢量功率与三相瞬时功率相等旳原则
k 2 3
空间矢量体现式
us
期望电压空间矢量旳合成
六边形旋转磁场带有较大旳谐波分量，这将 造成转矩与转速旳脉动。 要取得更多边形或接近圆形旳旋转磁场，就 必须有更多旳空间位置不同旳电压空间矢量 以供选择。 PWM逆变器只有8个基本电压矢量，能否用 这8个基本矢量合成出其他多种不同旳矢量呢？
期望电压空间矢量旳合成
按空间矢量旳平行四边形合成法则，用相邻 旳两个有效工作矢量合成期望旳输出矢量， 这就是电压空间矢量PWM（SVPWM）旳基 本思想。 按6个有效工作矢量将电压矢量空间分为对 称旳六个扇区，当期望输出电压矢量落在某 个扇区内时，就用与期望输出电压矢量相邻 旳2个有效工作矢量等效地合成期望输出矢量。
零矢量集中旳实现措施
图5-29 零矢量集中旳SVPWM实现
零矢量分散旳实现措施
将零矢量平均分为4份，在开关周期 旳首、尾各放1份，在中间放两份。 将两个基本电压矢量旳作用时间平分 为二后，插在零矢量间。 按开关次数至少旳原则选择矢量。
SVPWM开关优化模式在单相车载逆变电源中的应用
Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ 开 关优 化 模 式在 单相 车载 逆 变 电源 中的应 用
李新杰 张胜 杨益金。 【 ．合肥工业大学电气学院 ， １ 安徽 合肥 ２ ００ ； ． ３０ ９ ２ 上海瑞峰 电子科技有 限公司 ， 上海 ２１１ｌ ０ ２０
摘
要： 目前 ， 间矢量脉宽调制（ Ｖ ＷＭ） 空 ＳＰ 技术以其母线 电压利用率高 、 开关器件损耗小等 众多优点被 广泛应用于 Ｕ Ｓ Ｅ Ｓ 变频器 Ｐ／ Ｐ 、 等各类三相 Ｐ ＷＭ逆 变电源中。但是 ， 由于单相 电源 的特点 ， 使得 该技术 并未 广泛 的应用 于单 相逆 变 电源 。针 对单 相 全桥 Ｐ ＷＭ逆变器的控 制特点 ， 在研究单相逆变 电源电压调制信号矢量的基础 上 ， Ｓ Ｐ 将 Ｖ ＷＭ技 术应用于单相 Ｐ ＷＭ逆变 电源 ， 阐 并 述 了单相 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ算法的 Ｄ Ｐ实现方法 ， Ｓ 通过对单相 Ｓ Ｐ Ｖ ＷＭ零 电压矢量 的分析优化 ， Ｓ Ｐ 使 Ｖ ＷＭ开关优化算 法成功的应用于 ８０Ｗ 车载逆变 电源 ， ０ 提高 了母线 电压利 用率 ， 降低 了损耗 。在 实验 室制作 了样 机 ， 过实 际 的测 试结 果验 证 了算法 的有 通
Ｌ ｉ ｉ Ｚ ａｇＳ ｅｇ Ｙ ｎ ｉｎ ｉ ｎｅ Ｘ ｊ ｈ ｎ ｈｎ ａ ｇＹｊ ｉ
（．Ｈｆｉ ｎｖｒｔ ｏ ｃｎｌ ｙ ｎ ｉｉ ｎ ｕ ２００ Ｃ ｉａ １ ｅ ｉ ｓｙ ｆＴ ｈｏｏ ， ｅｅＡ ｈ ｉ ３０９， ｈｎ ； ｅ Ｕ ｅ ｉ ｅ ｇ ｆ ２ Ｓａｇ ａ ｅｙＥｅｔｎｃ＆ ｅｈ ｌ ｙＣ Ｌ Ｄ， ｈｎｈ ｉ ０２０， ｈｎ ） ．ｈ ｎｈｉ ｆ ｌ ｒ ｉ Ｔｃｎ ｏ Ｏ，Ｔ Ｓａｇ ａ ２ １１ Ｃ ｉａ ｇｌ ｃｏ ｓ ｏ ｇ
一种单相级联H桥整流器SVPWM及其电容电压平衡控制方法
一种单相级联H桥整流器SVPWM及其电容电压平衡控制方法王顺亮;宋文胜;冯晓云【摘要】为了满足高速列车轻量化、高速化的发展需求,以多电平变流器为核心的电力电子变压器取代笨重的工频牵引变压器成为当前电力牵引传动系统领域的研究热点.本文以电力电子变压器的牵引传动系统前端级联H桥整流器(CHBR)为研究对象,提出了一种适用于单相任意单元数级联H桥变流器的通用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法.并给出了各个基本矢量作用时间的计算方法,通过优化矢量作用顺序,使得该调制算法引起的网侧电流畸变较小,各功率器件开关切换次数一致,并且该调制算法本身不会引起直流侧电容电压不平衡.针对其他原因引起的电容电压不平衡问题,提出了一种基于叠加补偿分量调节冗余基本矢量作用时间的SVPWM方法,使得该调制方法具有电容电压平衡能力.计算机仿真和半实物实验都验证了该算法的可行性及直流侧电容电压平衡控制的有效性.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】8页(P26-33)【关键词】级联H桥整流器;单相;SVPWM;电容电压平衡控制;补偿分量【作者】王顺亮;宋文胜;冯晓云【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM46近年来，虽然高速铁路技术在国内外都取得了飞速的发展，但客运列车的进一步提速仍面临着众多挑战。
其轻量化是高速列车发展与进一步提速的关键技术之一，车载电气化设备的轻量化是高速列车轻量化技术研究的一个重要方面。
高速列车的轻量化要求与工频牵引变压器的笨重、体积庞大间的矛盾尤为突出[1-2]。
无工频牵引变压器技术是随着高速铁路小型轻量化要求提出的，需采用以多电平变流器为核心的电力电子变压器技术。
2011年ABB公司研制出1.2 MW世界首辆电力电子变压器交流传动机车，其不但降低了重量和体积，提高了功率密度和效率，而且能获得更好的电能质量以降低对牵引供电网的影响[2-3]。
5段式svpwm的实现方法
5段式svpwm的实现方法（实用版4篇）目录（篇1）1.SVPWM 的概念与基本原理2.5 段式 SVPWM 的实现方法3.5 段式 SVPWM 的优点与应用场景4.5 段式 SVPWM 的局限性与改进方向5.总结正文（篇1）一、SVPWM 的概念与基本原理SVPWM，全称为 Sliding-Mode Voltage Position Modulation，滑动模电压位置调制，是一种应用于电力电子变换器中的高级调制策略。
其基本原理是在传统的电压调制（VM）基础上，引入一个滑窗，通过对窗口内电压幅值的调节，实现对输出电压波形的控制。
二、5 段式 SVPWM 的实现方法5 段式 SVPWM 是一种具有 5 个离散电压级别的 SVPWM 实现方法。
具体实现步骤如下：1.确定滑窗的位置：根据控制需求，确定滑窗在电压幅值范围内的位置。
2.计算滑窗内的电压幅值：根据滑窗位置和电压幅值范围，计算滑窗内各个电压点的幅值。
3.输出电压波形：根据滑窗内电压幅值，生成对应的输出电压波形。
三、5 段式 SVPWM 的优点与应用场景5 段式 SVPWM 具有以下优点：1.电流谐波含量低：由于采用了滑动模调制策略，使得输出电压波形的谐波含量较低，从而降低了电流谐波。
2.控制精度高：5 段式 SVPWM 可以实现对输出电压的精确控制，提高了系统的控制性能。
因此，5 段式 SVPWM 广泛应用于需要低谐波和高控制精度的电力电子变换器系统中，如光伏发电系统、电动汽车驱动系统等。
四、5 段式 SVPWM 的局限性与改进方向虽然 5 段式 SVPWM 具有较低的电流谐波和较高的控制精度，但仍存在以下局限性：1.滑窗移动时的瞬间电压跳变：在滑窗移动过程中，可能会出现瞬间的电压跳变，影响系统的动态性能。
2.谐波次数限制：由于采用了 5 段式调制，谐波次数受到限制，可能无法满足某些特殊应用场景的需求。
针对以上局限性，可以通过以下改进方向提高 5 段式 SVPWM 的性能：1.优化滑窗移动策略，减小电压跳变。
基于DSP的单相SVPWM技术
２ ． １ 单相全桥Ｐ Ｗ Ｍ 逆变器空间电压矢量分析 典型的单相全桥ＰＷＭ逆变器拓扑产生
四种离散输出“线电压”矢量如表１ 所示。 表１ 单相逆变器的４种开关状态
２ ． ２ 单相电源系统空间电压矢量信号分析 利用图１的４个离散电压矢量对期望输
出电压矢量进行线性拟合是ＳＶＰＷＭ技术 的 基 本 思 想 。设 Ｔ ｓ为 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 载 波 周 期 、Ｔ １ 为 当 前 有 效 电 压 矢 量 作 用 时 间 、Ｔ ０为 零 电 压 矢 量 作 用 时 间 ，那 么 根 据 伏 秒 平 衡 原 理 可得：
关模式用作对比。 以图中ＩＩ．开 关 模 式 为 例 ，优化后的开
关模式与比较寄存器ＣＭＰＲｘ赋值式如图５ 所示。
图５ 开关模式优化ＳＶＰＷＭ实现
图中ａ，ｂ对应每个ＰＷＭ周期开关器件
的 开 关 状 态 ，可 见 由 于 每 个 Ｐ Ｗ Ｍ 周 期 只 有
一 个 开 关 动 作 ，优 化 后 的 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 只 有 原 开
优化ＳＶＰＷＭ的载波调制的调制波表达式，
如式（２），（３）所示。
注：表中０＝ｏｆｆ，１＝ｏｎ
该电压矢量
在空间形成４
个离散的电压矢量，做坐标旋转变换，可得：
变换后的电压矢量 所示。
（１） 如图１
图１坐标变换后的４个电压矢量图
图４ 开关模式优化ＳＶＰＷＭ 对逆变开关模式进行优化可以有效地 降 低 逆 变 电 源 开 关 器 件 的 开 关 损 耗 。与 三 相 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 类 似 ，通 过 改 变 逆 变 输 出 零 电 压 矢 量 时 间 分 配 与 位 置 分 布 ，可 以 得 到 开 关 模 式 优 化 的 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 技 术 。图 ４ 给 出 了 单 相 ＳＶＰＷＭ第一区间内的两种可能的开关模 式 优 化 矢 量 分 布 图 ，图 中 Ｉ ． 为 原 Ｓ Ｖ Ｐ Ｗ Ｍ 开
SVPWM的原理讲解以及应用过程中的推导与计算
一直以来对SVPWM原理和实现方法困惑颇多，无奈现有资料或是模糊不淸，或是错误百出。
经查阅众多书籍论文，长期积累总结，去伪存真，总算对其略窥门径。
未敢私藏，故公之于众。
英中难免有误，请大家指正，谢谢！1空间电压矢量调制SVPWM技术SWWM是近年发展的一种比较新颖的控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波形。
空间电压矢> PVCM与传统的正弦PV7M不同，它是从三相输出电压的整体效果出发，着眼于如何使电机获得理想圆形磁链轨迹。
SVPQN技术与SPWM相比较，绕组电流波形的谐波成分小，使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且使直流母线电压的利用率有了很大提高，且更易于实现数宇化。
下面将对该算法进行详细分析阐述。
1.1 SVPWM基本原理SWWM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長加以组合，使其平均值与给定电压矢長相等。
在某个时刻，电压矢星旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢長和零矢長在时间上的不同组台来得到。
两个矢長的作用时间在一个采样周期内分多次施加，从而控制各个电压矢長的作用时间，使电压空间矢長接近按圆轨迹旋转，通过逆变器的不同开关状态所产生的实际磁通去逼近理想磁通圆，并由两者的比较结果来决定逆变器的开关状态，从而形成波形。
逆变电路如图2-8示。
设宜流母线侧电压为Ude,逆变器输出的三相相电压为UA、UB、UC,其分别加在空间上互差120°的三相平面静止坐标系上，可以定义三个电压空间矢彊UA(t)、UB(t)、UC(t), 它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120。
o 假设Um为相电压有效值，F为电源频率，则有：V A(t) = U in cos(0)< UB ⑴= Ujos© - 2兀13)(2Q)U c(t) = U m cos(& + 2K/3)其中，& = 2吋7,则三相电压空间矢長相加的台成空间矢長U(t)就可以表示为：UO)=U A(0+U B⑴严 +(/丄)严3 匕/ (2-28)厶可见u(t)是一个旋转的空间矢長，它的幅值为相电压峰值的1・5倍，Um为相电压峰值，且以角频率3=2*按逆时针方向匀速旋转的空间矢呈，而空间矢昼u (t)在三相坐标轴a, b, C )上的投彫就是对称的三相正弦長。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。