【正文】 ........................... 14 有功分離法 ........................................................... 14 自適應(yīng)檢測法 ......................................................... 14 同步測定法 ........................................................... 15 APF 的補償電流控制方法 ................................................... 15 三角載波控制 ......................................................... 15 滯環(huán)比較控制 ......................................................... 15 變結(jié)構(gòu)控制 ........................................................... 15 無差拍控制與差拍控制 ................................................. 16 單周控制（又稱積分復位控制） ......................................... 16 空間矢量脈寬調(diào)制 ..................................................... 16 第四章 SVPWM 控制算法 ....................................................... 17 參考電壓所在 扇區(qū)的確定 .................................................. 17 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 IV 相鄰兩個基本矢量作用時間的計算 .......................................... 19 常規(guī) SVPWM 模式下，計算兩個基本矢量作用時間 ........................... 19 過 調(diào)制暫態(tài)的處理 ..................................................... 21 矢量作用時間的切換點確定與 PWM 脈沖的生成 ................................ 22 第五章 SVPWM 控制算法仿真 ................................................... 26 5. 1 MATLAB 動態(tài)仿真工具 SIMULINK 簡介 ........................................ 26 SVPWM 的 SIMULINK 的實現(xiàn) .................................................. 27 仿真結(jié)果與分析 .......................................................... 31 逆變器供電下三相有源電力濾波器系統(tǒng)仿真模型 ...................... 31 仿真結(jié)果 ............................................................. 32 仿真結(jié)果分析 ......................................................... 34 第六章 結(jié)論與展望 ........................................................ 36 結(jié)論 .................................................................... 36 展望 .................................................................... 36 致謝 ........................................................................ 37 參考文獻 .................................................................... 38 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 第一章 緒論 脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)發(fā)展概況 (PWM)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 1964 年，德國的 A. schonung 等率先提出了脈寬調(diào)制變頻的思想，他們把 通訊系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)推廣應(yīng)用于交流變頻。利用 軟件中的動態(tài)仿真工具 SIMULINK 對改進之后的控制算法進行了動態(tài)仿真，通過仿真分析驗證了改進后控制算法的正確性。因此 ,諧波抑制已成為當今電能質(zhì)量領(lǐng)域中的重要研究課題之一。 本文首先對脈寬調(diào)制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了綜述，在此基礎(chǔ)上分析了電 壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；接著對空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)((SVPWM )的基本原理進行了詳細的分析和推導， SVPWM 是基于磁鏈追蹤的思想，它以三相對稱正弦波電壓供電下三相對稱電動機定子理想磁鏈圓為基準，由三相逆變器不同開關(guān)模式下所形成的實際磁鏈矢量來追蹤基準磁鏈圓的，在追蹤的過程中，逆變器的開關(guān)模式作適當?shù)那袚Q，從而形成 PWM 波 。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 I 摘要 隨著全控型快速半導體自開關(guān)器件和智能型高速微控制芯片的發(fā)展，數(shù)字化 PWM 成為 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的趨勢。然后詳細分析了電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的調(diào)制波。有源電力濾波器(Active Power Filter—— APF),具有無源濾波器所無法比擬的優(yōu)點 ,是今后配電系統(tǒng)諧波抑制裝置的發(fā)展方向。在此基礎(chǔ)上，建立了 SVPWM 逆變器在有源電力濾波器中的仿真模型。用這種技術(shù)構(gòu)成的 PWM 變頻器基本上解決了常規(guī)六拍階梯波變頻器中存在的問題，為近代交流調(diào)速系統(tǒng)開辟了新的發(fā)展領(lǐng)域。 PWM 控制技術(shù)僅用一組就具有調(diào)壓功能和諧波控制能力，由于它具有輸出接近正弦波和輸入功率因數(shù)高的特點，所以無論對于交流調(diào)速還是不停電電源 UPS 等都極為難得，它有利于簡化結(jié)構(gòu)，改善性能和提高效率。為了改善輸出波形、減低諧波含量以及優(yōu)化某項性能指標，人們又將 SPWM 技術(shù)進行了優(yōu)化和完善，提出了各類新型 SPWM 方法，圖 列出了這些新型方法。由于微機系統(tǒng)體積的縮小，性能價格比的提高，出現(xiàn)了各種形式的相位預定法，其中較有優(yōu)勢的是以下幾種： 圖 常用 SPWM 控制方法的分類 (1)諧波消除法：其思想是控制 PWM 輸出波形中的 各個轉(zhuǎn)換時刻，保證四分之一波形的對稱，根據(jù)輸出波形的傅立葉級數(shù)展開式，將要消除的諧波幅值以及要控制的基波幅值組成非線性超越方程組，利用數(shù)值方法離線計算出各開關(guān)的通斷時刻，達到完全消除預定諧波和控制基波幅值的目的。 三角載波調(diào)制法 ▽調(diào)制法 SVPWM 正弦調(diào)制波 梯形調(diào)制波 正弦矩形調(diào)制波 矩形調(diào)制波 跟蹤型 PWM 法 磁鏈追蹤型 PWM 法 預定相位法 相移 PWM 法 其他優(yōu)化調(diào)制波 諧波消除法 改進 SPWM 法 最優(yōu) PWM 法 正弦脈寬調(diào)制方法 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 3 預定相位法的共同特點是控制性能好，抗干擾性好，可以最優(yōu)化，但無法進行瞬時值控制。它可以在不增加每臺變流器的開關(guān)頻率的條件下，提高整個系統(tǒng)的等效開關(guān)頻率。 PWM 控制技術(shù)在交 直、直一直、交一交、直一交所有四大類交流電路中都已得到了廣泛地應(yīng)用。 PWM 控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最具代表性。 PWM 控制技術(shù)用于整流電路即構(gòu)成 PWM 整流電路。隨著電氣傳動系統(tǒng)對其控制性能的要求不斷提高，人們對 PWM 控制技術(shù)進行了深入研究：從最初追求電壓波形正弦，到電流波形正弦，再到磁通正弦， PWM 控制技術(shù)得到了不斷的創(chuàng)新和完善。并且 SPWM 逆變器是基于調(diào)節(jié)脈沖寬度和間隔來實現(xiàn)接近于正弦波的輸 出電流，這種調(diào)節(jié)會產(chǎn)生某些高次諧波分量，引起電機發(fā)熱，轉(zhuǎn)矩脈動過大甚至會造起系統(tǒng)振蕩。 80 年代中期，德國學者 H. W. Van Der Broek 等在交流電機調(diào)速中提出了磁鏈軌跡控制的思想，在此基礎(chǔ)上進一步發(fā)展產(chǎn)生了電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SpaceVector PulseWidth Modulation，簡寫為 SVPWM)的概念。并且，由于 SVPWM 有多種調(diào)制方式，所以 SVPWM 控制方式可以通過改變其調(diào)制方式來減少逆變器功率器件開關(guān)次數(shù)，從而降低功率器件的開關(guān)損耗，提高控制性能。因此，近些年來電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)得到了快速地發(fā)展，在電氣傳動的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。我國在有源電力濾波器方面的研究起步較晚， 1989 年才有這方面研究的文章出現(xiàn)，1993 年才見到試驗性的工業(yè)應(yīng)用實驗。數(shù)字化 PWM 是 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的主流方向。SVPWM 控制技術(shù)是一種優(yōu)化了的 PWM 控制技術(shù)。 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量由電力電子開關(guān)構(gòu)成的、具有非線性挑特 性的用電設(shè)備使電網(wǎng)中的諧波污染狀況日益嚴重。與無源濾波器 ( PF)相比 ,電力有源濾波器能對變化的諧波進行迅速的動態(tài)跟蹤補償，而且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。 本文主要要完成以下幾項任務(wù)： 詳細分析空間電壓矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù)的基本原理。 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 第二章 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的理論基礎(chǔ) 傳統(tǒng)的 SPWM 控制技術(shù)主要著眼于使逆變器輸出電壓盡量接近正弦波，對電流波形一般只能采取間接控制。磁鏈的軌跡是靠電壓空間矢量相加得到的，所以這種方法又叫做“電壓空間矢量調(diào)制”，即 SVPWM。電動機的三相定子繞組可以定義一個三相平面靜止坐標系，如圖 。 三相逆變器的基本電壓矢量 圖 所示為三相電壓型逆變器結(jié)構(gòu)圖。三個橋臂只有“ 1”和“ 0”兩種狀態(tài)，因此開關(guān)函數(shù) SX(X=A, B, C)是一個二值變量，上橋臂器件導通時 SX=1，下橋臂器件導通時 SX=0 0 (SA, SB, SC)組合在一起，一共有 8 種基本工作狀態(tài) ，即： 100，110， 010， 011， 001， 101， 111， 000。 表 21 開關(guān)狀態(tài)與相電壓和線電壓的對應(yīng)關(guān)系 將表 21 中的八組相電壓值代入式 (22)，就可以求出這些相電壓的矢量和相位角，這八個矢量就稱為基本電壓矢量，可分別命名為 U0(000)， U1(001)， U2（ 010）， U3(011)， U4(100)， U5(101)， U6(110)， U7(111)，其中 U0， U7 稱為零矢量。 表 21 中的線電壓和相電壓值是在圖 所示的三相 ABC 平面坐標系中。本章重點研究電壓空間矢量控制并將其與無差拍控制結(jié)合作為電流內(nèi)環(huán)的控制方法，以提高補償電流跟蹤控制的實時性。 根據(jù)基爾霍夫電壓定律得到有源電力濾波器的數(shù)學模型為： ????????????????????idieuidieuidieucccccccbcbbbcacaaaRdtLRdtLRdtL （ 31） 并且有： uUSXu ndcx ?? (32) 將式（ 32）代入式（ 31）可得： 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 ???????????????????????euUidieuUidieuUididcccccbndccbcbandccacaSCRdtLSBRdtLSARdtL （ 33） 假設(shè)是三相對稱系統(tǒng)，則有： ????? ??? ??? 00e iii ee cccbca cba （ 34） 先把式 (33)中三個式子相加