基于SVPWM的逆變器仿真研究

楊 洋，賈文超，王潔涵，李 超，張 睿

（1.長春工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，吉林 長春 130012；2.國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司，吉林 長春 130012）

在一個開關(guān)周期內(nèi)每個矢量的作用時間按特定的方式依次運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)不同矢量狀態(tài)下開關(guān)管的通斷，使空間電壓矢量接近于圓軌跡旋轉(zhuǎn)，減少了開關(guān)管的開關(guān)次數(shù)降低了開關(guān)損耗。對SVPWM算法進(jìn)行研究，以此再建立基于SVPWM的三相逆變器模型，從而驗(yàn)證該算法在逆變中的可行性。

1 三相逆變器的模型建立

三相半橋逆變電路如圖1所示，該電路是逆變中最常用的結(jié)構(gòu)之一，三相逆變主電路由6個IGBT組成橋式逆變電路。假設(shè)三相電網(wǎng)是標(biāo)準(zhǔn)的平衡電網(wǎng)，根據(jù)基爾霍夫定律，可以建立三相逆變器在靜止三相坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型，如圖1所示。

圖1 三相逆變電路

2 SVPWM的基本原理

三相逆變器的空間電壓矢量描述了相電壓與開關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系，三相電壓關(guān)系式為：

將三相可控逆變器的功率開關(guān)函數(shù)的八種開關(guān)狀態(tài)，即000，100，110，010，011，001，101，101，111，其中 000，111均為零電壓開關(guān)矢量，可以得到交流側(cè)相電壓和靜止αβ軸下的電壓值以及對應(yīng)的矢量符號。逆變器空間電壓矢量可表示為：

6個非零電壓矢量等幅均勻分布在復(fù)平面正六邊形上，6個非零電壓矢量將整個矢量空間分成6個扇區(qū)I～VI，對于任一扇形區(qū)域的空間電壓矢量，都可由所在扇區(qū)的兩邊的非零空間電壓矢量來合成。由此得到電壓矢量在αβ軸上分量，再根據(jù)以上公式判斷電壓矢量所在的扇區(qū)。

扇區(qū)號N由R1，R2，R3決定，再定義A，B，C為單極性二值邏輯函數(shù)， 如果R1＞0，則A=1，否則A=0；如果R2＞0，則B=1，否則B=0；如果R3＞0，則C=1，否則C=0.

計算所對應(yīng)的編號N，A，B，C間共有8種組合情況，全0和全1為兩種無效組合，則：

采用上述方法進(jìn)行判斷扇區(qū)，只需經(jīng)過簡單的運(yùn)算和符號判斷就能了解扇區(qū)編號，大大縮短了扇區(qū)判斷的時間，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

3 仿真結(jié)果分析

利用MATLAB建立基于SVPWM的三相逆變器仿真模型，并得到以下結(jié)果，圖2為SVPWM調(diào)制波仿真波形，圖3為輸出的三相電流波形。

圖2 生成調(diào)制波

圖3 輸出三相電流

由仿真圖可知，負(fù)載上的三相電流逆變后為正弦波，與理論結(jié)果趨于一致，達(dá)到了逆變的目的，證明了此SVPWM控制算法的正確性。

4 總結(jié)

本文論述了SVPWM的算法與仿真過程，并利用MATLAB/SIMULINK工具庫，搭建了三相 SVPWM 逆變器的控制模型，進(jìn)行了簡單的仿真，驗(yàn)證了算法的可行性。通過對逆變器輸出波形的觀察、分析可知，逆變器輸出電壓波形滿足要求，證明了SVPWM在逆變器上應(yīng)用的可行性。

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