【正文】 nt trend of the digitization of the modem power and electric. Spacevector pulse width modulation(SVPWM) a kind of superior zed PWM control technique: achieving the effective utilization of the DC supply voltage(pared with the traditional SPWM,reduced by %),having little harmonic output and the easy control method, furthermore easy to realize the digitization. The article presents the developing condition of PWM and SVPWM the theory of SVPWM is discussed in SVPWM is based on the thought of magic chain makes the ideal magic chain circle of threephased sysmmetry electric motor supplied by threephased sysmmetry sine wave voltage for basis uses the practical magic chain vector formed by the different switch modes of threephased tracking the inverter to track the basic magic chain the course of inverter changes the switch modes properly to form the PWM the modulation wave of SVPWM is analyzed in detail. With more and more application of the nonlinear load, for example power electronic equipment, the power quality problem caused by the harmonic in power bees increasingly important. It not only affects the power quality of consumers but also intimidates safe and economy operation of power system. The active power filter(APF) has some advantages that the passive filter can39。隨著全控型快速半導(dǎo)體自開關(guān)器件的發(fā)展， PWM(Pulse Width Modulation)控制技術(shù)得到了快速的發(fā)展。由于上述原因， PWM 技術(shù)頗引人 注意，人們對 PWM 技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，得到了許多改進(jìn)的 PWM 方法。 三角載波調(diào)制法：目前，這種方法應(yīng)用最為廣泛，正弦調(diào)制波 ((SPWM)脈寬調(diào)制方法 按輸出電壓極性 按調(diào)制信號形狀 按開關(guān)頻率 單極性 PWM 雙極性 PWM 正弦波 PWM 矩形波 PWM 同頻式 倍頻式 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 是它的基本型，其它 形狀的調(diào)制波主要是為了提高直流電源的利用率并改善輸出正弦波形的頻譜。 (2)改進(jìn) SPWM 法：這類方法有采樣式 SPWM 法、區(qū)段面積等值法等，其實質(zhì)是將調(diào)制波 (一般為正弦波 )周期分成 n 等份，在每一等份的觸發(fā)脈沖寬度上做文章。 ▽ 調(diào)制法：又稱跟蹤 PWM 法或自適應(yīng)電流控制 PWM，該技術(shù)是基于電流控制的，將實際的輸出電流與調(diào)制波相比較，在電流超出某一規(guī)定的滯后區(qū)域情況下，控制逆變器反相，使電流衰減，反之亦然，迫使實際電流在所需的滯后區(qū)域之內(nèi)跟蹤調(diào)制波。 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)，又稱磁鏈追蹤型 PWM，它是從電動機的角度出發(fā)，著眼點在于如何使電動機獲得圓磁場。 直流斬波電路實際上就是直流 PWM 電路，這是 PWM 控制技術(shù)應(yīng)用較早也成熟較早的一類電路，把直流斬波電路應(yīng)用于直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，就構(gòu)成廣泛應(yīng)用的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)?？梢哉f，正是由于PWM 控制技術(shù)在逆變電路中的廣泛而成功的應(yīng)用，才奠定了 PWM 控制技術(shù)在電力電子技術(shù)中的突出地位。這種技術(shù)可以看成逆變電路中 PWM 控制技術(shù)向整流電路的延伸。 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù)發(fā)展概況 傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制 (SPWM)技術(shù)是從電源的角度出發(fā)的， 其著眼點是如何生成一個可以調(diào)頻調(diào)壓的三相對稱正弦波電源。一些學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出了選擇諧波消除法和梯形脈寬調(diào)制法 (PWM)，但指定諧波消除法運算量大，且占用相當(dāng)大的內(nèi)存，實現(xiàn)起來比較困難； TPWM 逆變器輸出波形中諧波分量比 SPWM 逆變器還多，結(jié)果并不理想。 SVPWM，又稱磁鏈追蹤型 PWM 法，它是從電動機的角度出發(fā)，其著眼點是如何使電機獲得圓磁場。在同樣的采樣頻率下，采用開關(guān)損耗模式 SVPWM 法的逆變器的功率器件開關(guān)次數(shù)比采用常規(guī) SVPWM法逆變器的功率器件開關(guān)次數(shù)減少了 1/3，大大降低了功率器件的開關(guān)損耗。 有源電力濾波器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 早在 20 世 紀(jì) 70 年代初，日本學(xué)者赤木泰文〔 Akagi H〕就提出了有源電力濾波器的概念，當(dāng)時由于電力電子器件制造水平的限制，這項技術(shù)沒有引起廣泛的關(guān)注。但近十幾年來，越來越多的研究單位對有源濾波技術(shù)開展了深入的理論研究和實驗，這些研究有的已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。但傳統(tǒng)的 SPWM 法比較適合于 模擬電路實現(xiàn)，而不適應(yīng)于現(xiàn)代電力電子技術(shù)數(shù)字化的發(fā)展趨勢。和傳統(tǒng)的 SPWM 法相比，SVPWM 法具有直流利用率高 (比傳統(tǒng)的 SPWM 法提高了約 15%)，諧波少，控制簡單，易于數(shù)字化實現(xiàn)等優(yōu)點。電網(wǎng)中的高次諧波會對電力系統(tǒng)中的各部分設(shè)備造成嚴(yán)重影響，因此，必須采取有效的措施來消除電網(wǎng)中的高次諧波。 有源電力濾波器是當(dāng)前對電網(wǎng)中諧波污染補償或抵消的有效手段，本文對有源電力濾波系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了理論研究和分析。 簡介有源電力濾波器的工作原理和結(jié)構(gòu)種類，諧波檢測方法。而在 實際應(yīng)用中，異步電機需要輸入電流盡量接近正弦波，從而在空間上形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生穩(wěn)定的電磁轉(zhuǎn)矩。 SVPWM技術(shù)最初是應(yīng)用在電機調(diào)速領(lǐng)域的，后來擴展成為一種在整流 /逆變領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的 PWM 方法。 圖 電壓空間矢量 這是一個特殊的坐標(biāo)系， A, B, C 分別表示在空間靜止不動的電機定子三相繞組的軸線，它們在空間互差 120176。利用這種逆變器功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)和順序組合，以及開關(guān)時間的調(diào)整，以保證電壓空間矢量圓形軌跡為目標(biāo)，就可以產(chǎn)生諧波少的、且直流電源電壓利用率較高的 輸出。其中前六個工作狀態(tài)是有效的，稱做非零矢量；后兩個工作狀態(tài)稱做零矢量。圖 給出了八個基本電壓空間矢量的大小和位 置。利用 clark 變換，可將三相 ABC 平面坐標(biāo)系中的相電壓轉(zhuǎn)換到 ?? 平面坐標(biāo)系中去。為了維持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，采用 PI 調(diào)節(jié)器對電容電壓進(jìn)行控制，并給出 PI 參數(shù)的設(shè)計方法。 APF 的種類 APF 的結(jié)構(gòu)形式很多，但其基本原理都是類似的， 按電路拓樸結(jié)構(gòu)可分為并聯(lián)型 APF、串聯(lián)型 APF 和串 并聯(lián)型 APF。主要適用于抵消非線性負(fù)載的諧波電流、無功補償及平衡三相系統(tǒng)中的不平衡電流等。與并聯(lián)型 APF 相比 , 串聯(lián)型 APF 損耗較大 , 且各種保護(hù)電路 也較復(fù)雜。串聯(lián)型 APF 將電源和負(fù)載隔離，阻止電源諧波電壓串入負(fù)載和負(fù)載電流流入電網(wǎng)。 圖 串聯(lián) — 并聯(lián)型有源濾波器結(jié)構(gòu) 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 APF 的諧波檢測方法 這是最早應(yīng)用于指令電流運算的一類方法。 Akagi 于 1984 年提出，僅適用于對稱三相電路，后經(jīng)過不斷地改進(jìn)，現(xiàn)已包括 pq 法、 IpIq 法以及 dp 法等。并且當(dāng)電源電壓存在畸變時，與電壓諧波同次的諧波電流 (有功部分 )將被淹沒一部分。后來又提出了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的自適應(yīng)檢測法。 APF 控制策略還包括開關(guān)器件的 PWM 脈沖信號的形成 [7]。與三角載波控制相比，滯環(huán)比較控制具有開關(guān)損耗小、動態(tài)響應(yīng)快、魯棒性好、控制精度高等特點。 變結(jié)構(gòu)控制是一種控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，適用于線線性及 非線性系統(tǒng) 。 但變結(jié)構(gòu)控制對系統(tǒng)的變化和外部安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 干擾不敏感 ,具有很強的魯棒性。該方法的優(yōu)點是動態(tài)響應(yīng)快且易于計算機執(zhí)行，缺點是計算量大、對系統(tǒng)參數(shù)依賴性較大、魯棒性差、瞬態(tài)響應(yīng)的超調(diào)量大。這種控制方法具有反應(yīng)快、開關(guān)頻率恒定、魯棒性強、易于實現(xiàn)、控制電路簡單等優(yōu)點。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 第四章 SVPWM 控制算法 SVPWM 控制算法的原理是對變流器各開關(guān)器件的控制信號進(jìn)行不同組合，然后控制各開關(guān)器件的通斷使變流器輸出的電壓空間矢量逼近由三相電壓為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波所合成的電壓空間矢量。當(dāng) ? 軸與 a 軸重合時，兩坐標(biāo)系的變換關(guān)系為： ? ?efeffjfff jcjba 343232 ???? ????? （ 41） 式中 f 為電壓或電流量，可根據(jù)表 21 看出，不同的開關(guān)狀態(tài)下變流器交流側(cè)電壓能用下式表示： ???????? ?032703)1(VVeUV kjdck ? （ k=1~6） (42) 從式 (42)可知， VV 61? 是 6 個模為 Udc32 的空間電壓矢量，且相鄰兩矢量 的夾角為 60176。如果參考電壓矢量 Vref 是勻速旋轉(zhuǎn)，可使其端點的運動軌跡為圓形，從而可得到三相對稱的正弦量。通常有以下兩種方法 : (1)通過確定 Vref 旋轉(zhuǎn)的角度值來確定其所在的扇區(qū)。 可見，坐標(biāo)變換法的實質(zhì)是通過確定變流器輸出的三相線電壓的極性來判斷參考電壓矢量所在的扇區(qū)。 相鄰兩個基本矢量作用時間的計算 常規(guī) SVPWM 模式下，計算兩個基本矢量作用時間 在按照上述的方法確定了參考電壓矢量 Vref 所在的扇區(qū)之后，就需要求出參 考電壓矢量 Vref 所在扇區(qū)的相鄰兩電壓矢量和相應(yīng)零矢量的作用時間。其矢量合成方程如下： Vref Ts =Vx Tx +Vy Ty +V0 T0 （ 44） 其中： Ts =Tx +Ty +T0 式中： Tx 、 Ty 為每個扇區(qū)所對應(yīng)的電壓矢量作用時間。 為了便于軟件設(shè)計定義了 X, Y, Z，從而得出各扇區(qū)基本矢量的作用時間如表 42 所示。但是在實際運用中需對電壓矢量的端點軌跡是否超出正六邊形內(nèi)切圓進(jìn)行判斷，再進(jìn)行Tx 、 Ty 、 T0 的計算，具體工程實現(xiàn)比較麻煩。按照這個原則，仍以第一扇區(qū)為例其調(diào)制順序為： 000100110111110100000，稱為對稱七段式 PWM 生成方式， 即每個開關(guān)周期都以零矢量（ 000）開始和結(jié)束，中間是（ 111），并且根據(jù)開關(guān)損耗最小的原則使每次開關(guān)切換時只有一個開關(guān)器件動作。 根據(jù)上述分析以及連續(xù)開關(guān)調(diào)制模式下各扇區(qū)的 PWM 波形可得出以下結(jié)論： 定義： ????????????????224)(TTTTTTTTTTybcxabyxsa （ 421） 則在不同的扇區(qū)內(nèi) A, B, C 三相對應(yīng)的開關(guān)時間可用 Tcm1 、 Tcm2 、 Tcm3 ，根據(jù)表 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 43 進(jìn)行賦值。 ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ 圖 參考電壓矢量 Vref 在各個扇區(qū)中的 SVPWM 波形 至此， SVPWM 技術(shù)的理論方面的工作基本結(jié)束，總結(jié)包括： （ 1）、參考電壓矢量 Vref 所在扇區(qū)的確立； （ 2）、相鄰兩個基本向量作用時間的計算； （ 3）、飽和情況下相鄰兩個基本向量作用時間的計算； （ 4）、矢量作用時間的切換點確定與 PWM 脈沖的生成。目前， MATLAB (Matrix Laboratory)是當(dāng)今國際上最流行的控制系統(tǒng)輔助設(shè)計的語言和軟件