《两电平电压源逆变器空间矢量调制方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《两电平电压源逆变器空间矢量调制方案（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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虽调制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（即a,b或c为0）;反之，当a,b或c为0时
2、，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：Uout22_.2Udcj板.-dc(abe3ce3)3(2-1)则相电压Van、Vbn、Vcn,线电压Vab、*c、Vca以及Uout（abc）的值如下表2-1所示（其中Udc为直流母线电压）+aUdcNIabn_AJ41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abcVanVbnVcnVabVbcVcaUout00000000001002Udc/3-Udc/3-Udc
3、/3Udc0-Udc引dc3010-Udc/32Udc/3-Udc/3-UdcUdc02j孕-Udce33110Udc/3Udc/3-2Udc/30Udc-Udc2以Udce3001-Udc/3-Udc/32Udc/30-UdcUdc2岸Udce3101Udc/3-2Udc/3Udc/3Udc-Udc02-Udce33011-2Udc/3Udc/3Udc/3-Udc0UdcfUdcejH31110000000可以看出，在8种组合电压空间矢量中,量。将8种组合的基本空间电压矢量映射至图示的电压空间矢量图。它们将复平面分成了有2个零电压空间矢量，6个非零电压空间矢2.11所示的复平面，即可以得到如
4、图2.13所6个区，称之为扇区。U6o(11O)扁(011)甘房1U000Uo(1OO)Ui2o(O1O)U240(O01)U300(101)图2.2电压空间矢量与对应的(abc)示意图1.2SVPWM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Uout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(Uk和Uk+i)和零矢量(U。)在时间上的不同组合来得到。先作用的Uk称为主矢量，后作用的UK+称为辅矢量，作用的时间分别为
5、Tk和Tk+1,U000作用时间为T。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:TPWMUout=TU0T2U60T(U000或U111)(2-2)(2-3)UiU2TpwmT2Uo(2-4)U60tpwmTiT2To=Tpwm式中，T2,T0分别为U0,U60和零矢量U000和Um的作用时间，。为合成矢量与主矢量的夹角。U60Uout二/3u!u：U0UoutUiU2sin2-/3sin(二/3-)sin(2-5)将式(2-29)及IU=IU60I=2Udc/3和IUoutI=Um代入式(2-30)中，可以得到:T1=：3UmTPWMSin(-PUdc3T
6、2=Tpwmsin日Udc_U旗To=Tpwm(3cos(匚-p)Udc6(2-6)取SVPWM调制深度M=J3Um/Udc,在SVPWM调制中，要使得合成矢量在线性区域内调制，则要满足Uout=Um壬2Udc/3，即Mmax=2/J3=1.15471。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。判断电压空间矢量Uout所在的扇区U1T1图2.3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，T2,T。，由图2.14可以得至上判断电压空间矢
7、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Ua和U.表示参考电压矢量Uout在a、6轴上的分量，定义Urefi,Uef2,Uef3三个变量，令：Urefl=ul：:：.Uref2=、3u:-u一：(2-7)Uref3=3u.-u再定义三个变量A,B,C通过分析可以得出：若Uref10,贝UA=1，否则A=0；若Uref20，则B=1，否则B=0；若Uref30，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Uut所在的扇区（如图2.2）。表2-2N与扇区的对应关系则上式可以得出:u二-T1PWM/U601PWMT2Tpwm
8、JIsin3T2U60JIcos3(2-8)3TPWM/(3u:.-uJ2UdcVTpwMu-Udc(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:3PWMupX=UdcZJ3TPW/3丫=（T%如可Udc27屈WM,73z=（一u/ug）Udc2-(2-10)N123456可以得到各个扇区、T2、To作用的时间如下表2-3所示。表2-3各扇区、T2、To作用时间Table2-3TheeffecttimeofT、T2、TeverysectorTable2-2ThecorrespondingrelationshipbetweenNandsectorN315462扇区InmwVV
9、I（2）确定各扇区相邻两非零矢量和零矢量作用时间由图2.14可以得出：TiZY-Z-XX-YT2Y-XXZ-Y-ZToTpwm=Ts-T1-T2如果当Ti+T2Tpwm,必须进行过调制处理，贝U令T1=TpwmT1+T2(2-11)t2T2TpwMT1T2(3)确定各扇区矢量切换点定义：1=-TlT2)/4(2-12)L=Ta+T2L=L+T2/2三相电压开关时间切换点Lmp1、Lmp2、Lmp3与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、Tcmp3Table2-4TheswitchingtimeofTcmp1、Tcmp2、Tcmp3everysectorN
10、123456Tcmp1TbTaTaTcTcTbTcmp2TaTcTbTbTaTcTcmp3TcTbTcTaTbTa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、Lmp3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
11、扇区的波形图。PWMAPWMBPWMCT2/2T0/4Ti/2AV*-+UUU(100)U000(000)(110)T0/460AU111(111)(111)(110)(100)(000)T0/4U111T2/2U60Ti/2U00/气U000TaTbTc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Vb=V%=4160/、一3=2401.7VV3基准电流Ib=头=106/3/(4160/、.3)=138.8A3Vb基准阻抗ZB二兰=4160/.3/（240/、3）=17.3V/A乂功率因素为0.95,有设基准电阻为X,基准电抗为Y2则有=17.320.90.31XX2Y2=0.9
12、5因此线路总漏电感其中Vdc=ma*，3*Vref=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)Fundamental(30Hz)=2584,THD=13074%53010152025Harmonicorder7.6.S4.3.2.1Oo.0.0.00.0.0.(Eroln0溟J沼巨051015202530Harmonicorderd)图Dma=0.8,f=30HZ1. 结论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Vab的THD睡着ma的增加而减小。5. 每半个基波周期中的脉冲个数Np对THD的影响不大附图二：两电平电压源逆变器空间矢虽调制图Subrrtttrri图3.1整体模型图3.3中间变量XYZCDMultiSwitch!图3.4t1、t2时间的计算图3.5计算切换时间tcmltcm2tcm3R
