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1、安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书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，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SPWM法相比，不但具有直流利用率高，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
2、(SVPWM )的基本原理进行了详细的分析和推导，SVPWM是基于磁链追踪的思想，它以三相对称正弦波电压供电下三相对称电动机定子理想磁链圆为基准，由三相逆变器不同开关模式下所形成的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆的，在追踪的过程中，逆变器的开关模式作适当的切换，从而形成PWM波;然后详细分析了电压空间矢量脉宽调制技术的调制波。随着电力电子装置等非线性电力负荷的广泛应用,电网谐波问题日益严重。它不仅影响着电力用户的用电质量,也威胁着电力系统的安全、经济运行。因此,谐波抑制已成为当今电能质量领域中的重要研究课题之一。有源电力滤波器(Active Power FilterAPF),具有无源滤波器所无法比
3、拟的优点,是今后配电系统谐波抑制装置的发展方向。本文在综述并联型有源电力滤波器的结构、原理和控制方法的基础上,着重研究了电压空间矢量PWM控制技术在有源电力滤波器中的应用。文章还详细分析了SVPWM法的基本调制方式，在前人研究的基础上对现有的SVPWM控制算法进行了一些改进，重点分析了过调制和扇区过渡两种特殊情况下的控制算法。利用MATLAB7.0软件中的动态仿真工具SIMULINK对改进之后的控制算法进行了动态仿真，通过仿真分析验证了改进后控制算法的正确性。在此基础上，建立了SVPWM逆变器在有源电力滤波器中的仿真模型。关键字：谐波补偿；SVPWM；有源电力滤波器；MATLAB Abstra
4、ct Together with the continual development of all-controlled fast semiconductor self-turn-off devices and intelligent high-speed microcontroller, the digitized PWM is becoming the trend of PWM control technique development. But the analogue electric circuit cant realize the traditional SPWM method e
5、asily. 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) a kind of superior zed PWM control technique: achieving the effective utilization of the DC supply voltage(compared with the traditional
6、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 first.Then the theory of SVPWM is discussed in detail.The SVPWM is based on the thought of magnetic chain tr
7、acking.It makes the ideal magnetic chain circle of three-phased sysmmetry electric motor supplied by three-phased sysmmetry sine wave voltage for basis uses the practical magnetic chain vector formed by the different switch modes of three-phased tracking the inverter to track the basic magnetic chai
8、n circle.During the course of inverter changes the switch modes properly to form the PWM waves.Then the modulation wave of SVPWM is analyzed in detail. With more and more application of the nonlinear load, for example power electronic equipment, the power quality problem caused by the harmonic in po
9、wer net becomes increasingly important. It not only affects the power quality of consumers but also intimidates safe and economy operation of power system. The active power filter(APF) has some advantages that the passive filter cant reach and it is the development trend of harmonic suppression in p
10、ower net. The structure, principle and control strategy are summarized in the paper, and the use of space vector PWM in APF is studied in detail. At the same time,the basic modulation method of SVPWM is analyzed detailly.Some improvements are carried in the existed control method of SVPWM on the bas
11、is of fore persons reserch.The improved control method is simulated dynamically by using MATLAB7.0/SIMULINK dynamic simulation sofeware.It proved the accuracy of the improved control method by analyzing the result of simulation. The simulated model of active power filter fed by SVPWM inverter is set
12、 up. Keywords：Harmonic Compensation；SVPWM；Active Power Filter；Matlab目录第一章 绪论11.1 脉宽调制(PWM)技术发展概况11.1.1脉宽调制(PWM)技术的发展现状11.1.2脉宽调制(PWM)技术的应用31.2 电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术发展概况41.3 有源电力滤波器的国内外研究现状51.4 课题研究的意义及主要工作5第二章 空间矢量脉宽调制技术的理论基础72.1 电压空间矢量的概念72.2 三相逆变器的基本电压矢量8第三章 有源电力滤波器的研究113.1 有源电力滤波器的数学模型113.2 APF的种类1
13、23.3 APF的谐波检测方法143.3.1基于频域的检测方法143.3.2瞬时空间矢量法143.3.3有功分离法143.3.4自适应检测法143.3.5同步测定法153.4 APF的补偿电流控制方法153.4.1三角载波控制153.4.2滞环比较控制153.4.3变结构控制153.4.4无差拍控制与差拍控制163.4.5单周控制（又称积分复位控制）163.4.6空间矢量脉宽调制16第四章 SVPWM控制算法174.1 参考电压所在扇区的确定174.2 相邻两个基本矢量作用时间的计算194.2.1常规SVPWM模式下，计算两个基本矢量作用时间194.2.2过调制暂态的处理214.3 矢量作用时
14、间的切换点确定与PWM脉冲的生成22第五章 SVPWM控制算法仿真265. 1 MATLAB动态仿真工具SIMULINK简介265.2 SVPWM的SIMULINK的实现275.3 仿真结果与分析315.3.1SVPWM逆变器供电下三相有源电力滤波器系统仿真模型315.3.2仿真结果325.3.3仿真结果分析34第六章结论与展望366.1 结论366.2 展望36致谢37参考文献38- 39 -第一章 绪论1.1 脉宽调制(PWM)技术发展概况1.1.1脉宽调制(PWM)技术的发展现状 1964年，德国的A. schonung等率先提出了脉宽调制变频的思想，他们把通讯系统中的调制技术推广应用于
15、交流变频。用这种技术构成的PWM变频器基本上解决了常规六拍阶梯波变频器中存在的问题，为近代交流调速系统开辟了新的发展领域。随着全控型快速半导体自开关器件的发展，PWM(Pulse Width Modulation)控制技术得到了快速的发展。PWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。PWM控制技术仅用一组就具有调压功能和谐波控制能力，由于它具有输出接近正弦波和输入功率因数高的特点，所以无论对于交流调速还是不停电电源UPS等都极为难得，它有利于简化结构，改善性能和提高效率。由于上述原因，PWM技术颇引人注意，人们对PWM技术进行了深入的研究，得到了许多改进的PWM方法。图1.1列出了脉宽调制方法的分类。脉宽调制方法 按输出电压极性按调制信号形状按开关频率单极性PWM双极性PWM正弦波PWM矩形波PWM同频式倍频式图1.1 脉宽调制方法的分类目前，在PWM控制方法中使用最多和研究最多的是正弦波PWM，即SPWM
