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1、三电平 SVPW 算法的仿真1 SVPW算法的研究背景及意义三电平逆变器PWM技术主要对输出电压的控制，逆变器本身 运行状态的控制， 包括直流电容的电压平衡控制、 输出谐波控制、 所有功 率开关的输出功率平衡控制、 器件开关损耗控制等。 目前 研究比拟多 的是应用比拟广泛的空间电压矢量调制法SVPWM 。 空间电压矢量调制法SVPW是一种建立在空间电压矢量合成 概念上的脉宽调制方法， 采取这种方法，电压的利用率高，易于 数字化实现，输出波形质量好， 接近正弦，合理安排空间矢量， 不仅可以降低开关频率，而且减少开关 损耗。所以，本文选用空 间电压矢量调制 SVPWM 作为三电平逆变 器的控制方法
2、。2 三电平根本空间矢量 以交流电机为负载的三相对称系统， 当在 电机上加三相正弦电压时， 电机气隙磁通在静止坐标平面上的运动轨迹为圆形。 设 三相 正弦电压瞬时值表达式为：， 2.1 那么它们对应的空间电压矢量定义为： 2.2 在空间矢量平面上， 三电平逆变器的同一根本矢量对应不同 的开 关状态， 说明逆变器输出的根本矢量所对应的开关状态数目 具有一定 的冗余度。 按照根本矢量幅值的不同进一步分类， 可以 将 19 个根本 矢量及其对应的度低组开关状态分为四类，分别称 为长矢量、中矢量、 短矢量和零矢量。3 参考电压矢量合成的原那么为了让三电平逆变器输出的电压矢量接近圆形， 并最后得到 圆形
3、 的旋转磁通， 只有利用逆变器的输出电平和作用时间的有限 组合，用 多边形去接近圆形。在采样周期内，对于一个给定的参考电压矢量 Vref 可以用 三个 根本电压矢量来合成，根据伏秒平衡原理，其中T1、 T2、T3分别为71V、V3矢量对应的作用时间，Ts为采样周期。根 据此方 程组可以得到各根本矢量的作用时间。 然后根据根本矢量 与开关状态 的对应关系， 结合其它要求确定所有的开关状态及其 输出形式。根据以上所说原那么，为了实现三电平逆变器的SVPV控制，在每个采样周期内， 应分为以下三个步骤： 1区域判断。 2 时 间计算。 3时间状态分配。4三电平SVPV算法及仿真4.1 区域判断区域判断
4、的目的主要是找出合成参考电压矢量的三个根本 矢量。 先根据三电平根本空间矢量图将整个矢量空间先分成 6 个 大区域， 然 后再将每个大区域分成 4 个小区域。 由于根本空间矢 量中的短矢量在 每个采样周期中出现的次数多， 为了算法及仿真 的准确性，将每个大 区域细分成 4 个小区域。大区域按照矢量角度每。 为一区划分， 因此可以按照参考电 压矢量的角度判断其所在的大区域。 根据小区域的区域分布情况 和几何 关系，可以按照以下方法判断参考电压矢量所在的小区 域。4.2 时间计算 判断出参考电压矢量所在的区域后，根据 NTV( NearestTriangleveetors) 法那么， 就能找到了合
5、成参考电压矢 量的三个根本矢量 V1V2 、 V3, 连同参考电压矢量 Vref 起代 入伏秒平衡方 程组解出，也就完成了传统三电平SVPW算法对根本空间矢量作用时间的计算。同样的道理， 可以求出参考电压矢量在其它区域时的根本矢 量的作用时间。 仔细观察根本矢量作用时间表内的所用时间表达 式，就会发现不同区域的作用时间并不一定是各不相同，而是存 在一定的逻辑关系。4.3 时间状态分配从三电平SVPV根本空间矢量图可以看出,大矢量和中矢量 与开关状态一一对应，短矢量对应 2 组开关状态，零矢量有 3 组 开关状态。 由于在每个采样周期内出现的开关状态中，短矢量对 应的开关状态出现的次数多， 因此
6、选用短矢量作为每个采样周期 的起 始矢量。 为了使根本矢量对应的作用时间和开关状态分配简 便一致， 本 文选用负短矢量作为每个采样周期的起始矢量。 零矢 量可以根据开关 状态的作用次序选取采用中心对称的七段式 SVPV波形将根本矢量的作用时间 分配给对应的矢量状态。 三相矢量状态对应全部开关状态， 将基 本矢量的作用 时间分配给对应的矢量状态， 也就是将开关器件的 导通或关断时间分 配给对应的开关器件， 完成对主电路开关器件 的控制。采用分步法实 现间状态分配。5基于SVPW勺三电平逆变器5.1 三电平逆变器主结构为了验证以上设计的 svpWI法的正确性，现在以一三电平的逆变器进行仿真测试。三
7、相三电平逆变器主电路参数为：Vdc=220V直流侧电容为 C仁C2=1m每相负载分别为：L仁50mHR=20 。5.2 仿真结果及分析 搭建好整个系统后， 仿真观察各个局部的仿真 结果是否正确。大区域和小区域判断仿真结果，可以看出，在一个周期内， 参考 矢量扫过大区的顺序为从 I 到 VI ，在每个大区内，扫过的 小区顺序 为 2 ， 3 ， 4。梯形波 M 仿真结果，梯形波 M 含有与矢量状态对应的时间信 息， 而且是矢量状态次序选择信号或分配信号。 从仿真结果中可 以看出， 每个周期含有七级阶梯，高度分别为1 ，2， 3， 4， 5，6，7，作为矢量状态次序多路选择开关器件的控制信号输入。仿真的波形可以看出所设计的 SVPWI法能成功运用在三相三电平逆变电路中，并且逆变效果好，交流侧正弦波形THD只有0.56%，失真小，突出了 SVPW 技术在多电平电路中的应用优势。6 结语空间电压矢量调制法SVPW是一种建立在空间电压矢量 合成概念 上的脉宽调制方法， 采取这种方法， 电压的利用率高， 易于数字化实现， 输出波形质量好，接近正弦，合理安排空间矢 量，可以降低开关频率， 减少开关损耗。