1、三電平 SVPW 算法的仿真1 SVPW算法的研究背景及意義三電平逆變器PWM技術主要對輸出電壓的控制，逆變器本身 運行狀態的控制， 包括直流電容的電壓平衡控制、 輸出諧波控制、 所有功 率開關的輸出功率平衡控制、 器件開關損耗控制等。 目前 研究比擬多 的是應用比擬廣泛的空間電壓矢量調制法SVPWM 。 空間電壓矢量調制法SVPW是一種建立在空間電壓矢量合成 概念上的脈寬調制方法， 采取這種方法，電壓的利用率高，易于 數字化實現，輸出波形質量好， 接近正弦，合理安排空間矢量， 不僅可以降低開關頻率，而且減少開關 損耗。所以，本文選用空 間電壓矢量調制 SVPWM 作為三電平逆變 器的控制方法

2、。2 三電平根本空間矢量 以交流電機為負載的三相對稱系統， 當在 電機上加三相正弦電壓時， 電機氣隙磁通在靜止坐標平面上的運動軌跡為圓形。 設 三相 正弦電壓瞬時值表達式為：， 2.1 那么它們對應的空間電壓矢量定義為： 2.2 在空間矢量平面上， 三電平逆變器的同一根本矢量對應不同 的開 關狀態， 說明逆變器輸出的根本矢量所對應的開關狀態數目 具有一定 的冗余度。 按照根本矢量幅值的不同進一步分類， 可以 將 19 個根本 矢量及其對應的度低組開關狀態分為四類，分別稱 為長矢量、中矢量、 短矢量和零矢量。3 參考電壓矢量合成的原那么為了讓三電平逆變器輸出的電壓矢量接近圓形， 并最后得到 圓形

3、 的旋轉磁通， 只有利用逆變器的輸出電平和作用時間的有限 組合，用 多邊形去接近圓形。在采樣周期內，對于一個給定的參考電壓矢量 Vref' 可以用 三個 根本電壓矢量來合成，根據伏秒平衡原理，其中T1、 T2、T3分別為71V、V3矢量對應的作用時間，Ts為采樣周期。根 據此方 程組可以得到各根本矢量的作用時間。 然后根據根本矢量 與開關狀態 的對應關系， 結合其它要求確定所有的開關狀態及其 輸出形式。根據以上所說原那么，為了實現三電平逆變器的SVPV控制，在每個采樣周期內， 應分為以下三個步驟： 1區域判斷。 2 時 間計算。 3時間狀態分配。4三電平SVPV算法及仿真4.1 區域判

4、斷區域判斷的目的主要是找出合成參考電壓矢量的三個根本 矢量。 先根據三電平根本空間矢量圖將整個矢量空間先分成 6 個 大區域， 然 后再將每個大區域分成 4 個小區域。 由于根本空間矢 量中的短矢量在 每個采樣周期中出現的次數多， 為了算法及仿真 的準確性，將每個大 區域細分成 4 個小區域。大區域按照矢量角度每。 為一區劃分， 因此可以按照參考電 壓矢量的角度判斷其所在的大區域。 根據小區域的區域分布情況 和幾何 關系，可以按照以下方法判斷參考電壓矢量所在的小區 域。4.2 時間計算 判斷出參考電壓矢量所在的區域后，根據 NTV( NearestTriangleveetors) 法那么， 就

5、能找到了合成參考電壓矢 量的三個根本矢量 V1V2 、 V3, 連同參考電壓矢量 Vref 起代 入伏秒平衡方 程組解出，也就完成了傳統三電平SVPW算法對根本空間矢量作用時間的計算。同樣的道理， 可以求出參考電壓矢量在其它區域時的根本矢 量的作用時間。 仔細觀察根本矢量作用時間表內的所用時間表達 式，就會發現不同區域的作用時間并不一定是各不相同，而是存 在一定的邏輯關系。4.3 時間狀態分配從三電平SVPV根本空間矢量圖可以看出,大矢量和中矢量 與開關狀態一一對應，短矢量對應 2 組開關狀態，零矢量有 3 組 開關狀態。 由于在每個采樣周期內出現的開關狀態中，短矢量對 應的開關狀態出現的次數

6、多， 因此選用短矢量作為每個采樣周期 的起 始矢量。 為了使根本矢量對應的作用時間和開關狀態分配簡 便一致， 本 文選用負短矢量作為每個采樣周期的起始矢量。 零矢 量可以根據開關 狀態的作用次序選取采用中心對稱的七段式 SVPV波形將根本矢量的作用時間 分配給對應的矢量狀態。 三相矢量狀態對應全部開關狀態， 將基 本矢量的作用 時間分配給對應的矢量狀態， 也就是將開關器件的 導通或關斷時間分 配給對應的開關器件， 完成對主電路開關器件 的控制。采用分步法實 現間狀態分配。5基于SVPW勺三電平逆變器5.1 三電平逆變器主結構為了驗證以上設計的 svpWI法的正確性，現在以一三電平的逆變器進行仿

7、真測試。三相三電平逆變器主電路參數為：Vdc=220V直流側電容為 C仁C2=1m每相負載分別為：L仁50mHR=20 。5.2 仿真結果及分析 搭建好整個系統后， 仿真觀察各個局部的仿真 結果是否正確。大區域和小區域判斷仿真結果，可以看出，在一個周期內， 參考 矢量掃過大區的順序為從 I 到 VI ，在每個大區內，掃過的 小區順序 為 2 ， 3 ， 4。梯形波 M 仿真結果，梯形波 M 含有與矢量狀態對應的時間信 息， 而且是矢量狀態次序選擇信號或分配信號。 從仿真結果中可 以看出， 每個周期含有七級階梯，高度分別為1 ，2， 3， 4， 5，6，7，作為矢量狀態次序多路選擇開關器件的控制信號輸入。仿真的波形可以看出所設計的 SVPWI法能成功運用在三相三電平逆變電路中，并且逆變效果好，交流側正弦波形THD只有0.56%，失真小，突出了 SVPW 技術在多電平電路中的應