基于SVPWM的逆變器仿真研究

楊 洋，賈文超，王潔涵，李 超，張 睿

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

在一個開關周期內每個矢量的作用時間按特定的方式依次運行，實現不同矢量狀態下開關管的通斷，使空間電壓矢量接近于圓軌跡旋轉，減少了開關管的開關次數降低了開關損耗。對SVPWM算法進行研究，以此再建立基于SVPWM的三相逆變器模型，從而驗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構之一，三相逆變主電路由6個IGBT組成橋式逆變電路。假設三相電網是標準的平衡電網，根據基爾霍夫定律，可以建立三相逆變器在靜止三相坐標系的數學模型，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函數之間的關系，三相電壓關系式為：

將三相可控逆變器的功率開關函數的八種開關狀態，即000，100，110，010，011，001，101，101，111，其中 000，111均為零電壓開關矢量，可以得到交流側相電壓和靜止αβ軸下的電壓值以及對應的矢量符號。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I～VI，對于任一扇形區域的空間電壓矢量，都可由所在扇區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，再根據以上公式判斷電壓矢量所在的扇區。

扇區號N由R1，R2，R3決定，再定義A，B，C為單極性二值邏輯函數， 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：

采用上述方法進行判斷扇區，只需經過簡單的運算和符號判斷就能了解扇區編號，大大縮短了扇區判斷的時間，提高了系統的響應速度。

3 仿真結果分析

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

圖2 生成調制波

圖3 輸出三相電流

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

4 總結

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，進行了簡單的仿真，驗證了算法的可行性。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在逆變器上應用的可行性。

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