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1、SVPWMSVPWM 的的 MATLABMATLAB 仿真实现仿真实现 仿真要求说明仿真要求说明 利用 MATLAB 中 Simulink 产生 DPWM2 普通五段法的 SVPWM 的 PWM 波形,其中调制比 m 作为输入变量,在 60s 内 m 从 0 线性增加到 1.154.另外基波频率 50Hz,PWM 频率 10KHz. 仿真设计说明仿真设计说明 1.1. 将三相正弦参考电压变换为空间参考矢量将三相正弦参考电压变换为空间参考矢量三相正弦参考电压频率与基波频率一样为 50Hz,将三相电压通过三二变换得到空间参考矢量,三二变换的公式如下：在 simulink 中生成的子系统模块框图如下
2、：2.2. 确定参考矢量所在扇区确定参考矢量所在扇区对于空间扇区编号如下：首先定义三个变量的值：UA1V；UB13131VV；UC1 VV2222当三个变量的值分别为正时,对应变量 A,B,C 的值是 1,否如此为 0,如此S A2B3C,计算得到的S的值和扇区标号的对应关系如上图所示.为了方便在仿真过程中,采用S的值作为扇区标号.Simulink 中用于判断扇区所搭建的模块框图如下所示：通过示波器观察输出 S 的波形如下：通过上图结果可以看到,扇区切换的顺序为 2,3,1,5,4,6即矢量图中的逆时针顺序.3.3. 合成参考矢量时扇区两矢量的作用时间计算合成参考矢量时扇区两矢量的作用时间计算
3、对于每一个扇区,存在两个相邻的空间根本矢量每一种开关状态对应一种空间根本矢.量,先假设在一个 PWM 周期中,扇区逆时针方向上方的矢量作用的时间是T1,另一个矢量作用的时间为T2.根据 SVPWM 的等效原理,两个矢量和时间的乘积得到的两个矢量合成对应的空间旋转矢量.下面通过对于扇区标号为3 的扇区的时间计算进展举例说明时间计算方法：如上图所示,Uout就是空间旋转矢量,由上面的关系可以得到：UoutTPWMTU10T2U60故U1T1TPWMU0,U2T2TPWMU60,所以得到：uT1TPWMU0T2TPWMU60cos3 ,uT2TPWMU60sin3通过简单求解可以得到：T1=3TPW
4、M3TPWM( 3uu),T2=u2UdcUdc同样可以计算其他几个扇区的两个矢量的作用时间,得到结果汇总如下：S1Y2-X3-Z4Z5X6-YT1T2ZYX-X-Y-Z其中X=3TPWM3TPWM3TPWMu,Y=( 3uu),Z=( 3uu)Udc2Udc2Udc在仿真中该局部内容由下面的子系统实现：上面两个子系统模块中,第一个用来计算X,Y,Z的值,第二个利用X,Y,Z的值分扇区地计算每个扇区的T1T2的值.4.4. 一个一个 PWMPWM 周期中根本矢量作用的切换时间点周期中根本矢量作用的切换时间点.本次仿真采用 DPWM2 方式,该方式下每个扇区的零矢量选取如下所示：所以根据波形对称
5、和每次开关状态只能变化一个的要求得到不同扇区的开关状态的切换 即A,B,C 三相的波形如下表所示：扇区ABC扇区ABC扇区ABC010110100110110010100031115111110010001101110100011001010110101100200040006111101001001011100101由上面结果看出,每个扇区中一个 PWM 周期中第一个出现的开关状态都是上面假设的作用时间为T1的那个矢量.计算出来的切换时间最终会与下面所示的三角波进展比拟产生IGBT 的控制信号：所以通过设计得到不同扇区的等效调制波的取值如下所示：STcmp1Tcmp2123.Tcmp3STc
6、mp1Tcmp2Tcmp3456该局部在 simulink 仿真中用下面的子系统模块进展实现：5.5. 通过与三角波进展比拟得到控制信号通过与三角波进展比拟得到控制信号通过将上面得到的 Tcmp1,Tcmp2,Tcmp3 和上面说到的三角波信号进展比拟 ,可以得到IGBT 门极控制信号.该局部的模块如下所示：6.6. 最终的仿真原理图最终的仿真原理图用上面得到的控制信号一同控制 IGBT 的门极,逆变器负载取阻感性负载,得到的最终的完整电路图如下所示： 仿真结果分析仿真结果分析 由于仿真要求调制比在60s 内从 0 线性增加到 1.154,但是由于 simulink 无法进展 60s 长时间的
7、仿真,故采用在时间模块 CLOCK 上加常量的形式来取 60s 内的一段进展仿真调制比仍随着时间在 0 到 60s 内线性递增.下面取几个不同的时间段进展说明：t=10st=10s 时时, ,调制比为调制比为等效调制波形如下所示：PWM 波形如下所示相电压 ：线电压如下：负载为阻感性负载时的相电流为：.等效调制波：PWM 相电压波形：PWM 线电压波形：电流波形：调制波波形：PWM 相电压波形：PWM 线电压波形：相电流波形：实验总结与收获1. 最后得到的PWM波形与课上所讲的一样,并且电流为正弦,并且通过示波器可以观察到周期为 50Hz,所以实验结果是正确的；2. 通过本次仿真,我对于 SVPWM 算法的原理与实现方法有了深刻的了解.
