【正文】 SC U? U? 矢量符號 0 0 0 0 0 U0 0 0 1 Ud61? Ud21? U1 0 1 0 Ud61? Ud21 U2 0 1 1 Ud32? 0 U3 1 0 0 Ud32 0 U4 1 0 1 Ud61 Ud21? U5 1 1 0 Ud61 Ud21 U6 1 1 1 0 0` U7 圖 在復平面下三相逆變器的基本電壓矢量圖 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 11 第三章 有源電力濾波器的研究 有源電力濾波器的數(shù)學模型 建立有源電力濾波器主電路的數(shù)學模型，并在此基礎上確定其控制系統(tǒng)的控制方案，即電流內(nèi)環(huán)與電壓外環(huán)的控制方法 ?？梢酝茖С?，三相逆變器輸出的線電壓矢量 ? ?TCABCAB UUU , 與開關函數(shù) ? ?TSCSB,SA, 的關系為： ???????????????????????????????SCSBSAUUUUdCABCAB101110011 (23) 三相逆變器輸出的相電壓矢量 ? ?TU,U,U CBA 與開關狀態(tài)矢量 ? ?TSCSBSA , 的關系為： 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 9 ??????????????????????????????????SCSBSAUUUUdCBA21112111231 (24) 式中， Ud 是直流電源電壓或稱總線電壓。三相定子相電壓 UA、 UB、 UC 分別加在三相繞組上，可以定義三個電壓空間矢量 uA0 、 uB0 、 uC0 ，它們的方向始終在各相的軸線上，而大小則隨時間按正弦規(guī)律做變化，時間相位互差 120176。如果對準這一目標，按照跟蹤圓形磁場來控制 PWM 電壓，那么控制效果就會更直接。 MATLAB /SIMULINK提供的 SimPower 工具箱基本涵蓋了電力系統(tǒng)建模和仿真的各個方面。而且電壓空間矢量的不同調(diào)制方法在不同程度上可以緩解開關 頻率與開關損耗之間的矛盾問題。當前研究工作的關鍵是加快有源電力濾波器在生產(chǎn)實際中的應用，提高實際應用水平。SVPWM 實質(zhì)是一種基于空間矢量在三相正弦波中注入了零序分量的調(diào)制波進行規(guī)則采樣的一種變 形 SPWM，是具有更低的開關損耗的 SPWM 改進型方安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 5 法，是一種優(yōu)化的 PWM 方法，能明顯減少逆變器輸出電流的諧波成分及電機的諧波損耗，降低電機的脈動轉矩，且 SVPWM 其物理概念清晰，控制算法簡單，數(shù)字化實現(xiàn)非常方便，故目前有替代傳統(tǒng) SPWM 法的趨勢。而且，傳統(tǒng)的高頻三角波與調(diào)制波比較生成 PWM 波的方式適合模擬電路，不適應于現(xiàn)代化電力電子技術數(shù)字化的發(fā)展趨勢。 PWM 整流電路已經(jīng) 獲得了一些應用，并有良好的應用前景。 交流一交流變流電路中的斬控式交流調(diào)壓電路和矩陣式變頻電路是PWM 控制技術在這類電路中應用的代表。 相移 PWM 法：以控制輸出電壓為目的。它的特點是控制靈活，有快速的動態(tài)響應，可以進行瞬時值控制。 PWM 控制方式就是對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。 文章還詳細分析了 SVPWM 法的基本調(diào)制方式，在前人研究的基礎上對現(xiàn)有的 SVPWM 控制算法進行了一些改進，重點分析了過調(diào)制和扇區(qū)過渡兩種特殊情況下的控制算法。電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SpaceVector Pulse Width Modulation，簡稱 SVPWM)控制技術是一種優(yōu)化了的 PWM 控制技術，和傳統(tǒng)的 SPWM 法相比，不但具有直流利用率高，輸出諧波少，控制方法簡單等優(yōu)點，而且易于實現(xiàn)數(shù)字化。 隨著電力電子裝置等非線性電力負荷的廣泛應用 ,電網(wǎng)諧波問題日益嚴重。 關鍵字 ：諧波補償； SVPWM；有源電力濾波器； MATLAB 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 II Abstract Together with the continual development of allcontrolled fast semiconductor selfturnoff devices and intelligent highspeed microcontroller, the digitized PWM is being the trend of PWM control technique development. But the analogue electric circuit can’t realize the traditional SPWM method easily. The traditional SPWM can not adapt to the development 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。由于上述原因， PWM 技術頗引人 注意，人們對 PWM 技術進行了深入的研究，得到了許多改進的 PWM 方法。 (2)改進 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。 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (PWM)技術，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?？梢哉f，正是由于PWM 控制技術在逆變電路中的廣泛而成功的應用，才奠定了 PWM 控制技術在電力電子技術中的突出地位。 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術發(fā)展概況 傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制 (SPWM)技術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。 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。 有源電力濾波器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 早在 20 世 紀 70 年代初，日本學者赤木泰文〔 Akagi H〕就提出了有源電力濾波器的概念，當時由于電力電子器件制造水平的限制，這項技術沒有引起廣泛的關注。但傳統(tǒng)的 SPWM 法比較適合于 模擬電路實現(xiàn)，而不適應于現(xiàn)代電力電子技術數(shù)字化的發(fā)展趨勢。電網(wǎng)中的高次諧波會對電力系統(tǒng)中的各部分設備造成嚴重影響，因此，必須采取有效的措施來消除電網(wǎng)中的高次諧波。 簡介有源電力濾波器的工作原理和結構種類，諧波檢測方法。 SVPWM技術最初是應用在電機調(diào)速領域的，后來擴展成為一種在整流 /逆變領域應用廣泛的 PWM 方法。利用這種逆變器功率開關管的開關狀態(tài)和順序組合，以及開關時間的調(diào)整，以保證電壓空間矢量圓形軌跡為目標，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。圖 給出了八個基本電壓空間矢量的大小和位 置。為了維持直流側電壓的穩(wěn)定，采用 PI 調(diào)節(jié)器對電容電壓進行控制，并給出 PI 參數(shù)的設計方法。主要適用于抵消非線性負載的諧波電流、無功補償及平衡三相系統(tǒng)中的不平衡電流等。串聯(lián)型 APF 將電源和負載隔離，阻止電源諧波電壓串入負載和負載電流流入電網(wǎng)。 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，現(xiàn)已包括 pq 法、 IpIq 法以及 dp 法等。后來又提出了用神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)的自適應檢測法。與三角載波控制相比，滯環(huán)比較控制具有開關損耗小、動態(tài)響應快、魯棒性好、控制精度高等特點。 但變結構控制對系統(tǒng)的變化和外部安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 16 干擾不敏感 ,具有很強的魯棒性。這種控制方法具有反應快、開關頻率恒定、魯棒性強、易于實現(xiàn)、控制電路簡單等優(yōu)點。當 ? 軸與 a 軸重合時，兩坐標系的變換關系為： ? ?efeffjfff jcjba 343232 ???? ????? （ 41） 式中 f 為電壓或電流量，可根據(jù)表 21 看出，不同的開關狀態(tài)下變流器交流側電壓能用下式表示： ???????? ?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。通常有以下兩種方法 : (1)通過確定 Vref 旋轉的角度值來確定其所在的扇區(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零矢量的作用時間。 為了便于軟件設計定義了 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。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， 即每個開關周期都以零矢量（ 000）開始和結束，中間是（ 111），并且根據(jù)開關損耗最小的原則使每次開關切換時只有一個開關器件動作。 ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ 圖 參考電壓矢量 Vref 在各個扇區(qū)中的 SVPWM 波形 至此， SVPWM 技術的理論方面的工作基本結束，總結包括： （ 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