【正文】 第一章 緒論 ................................................................. 1 脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)發(fā)展概況 ................................................ 1 脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................... 1 脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)的應(yīng)用 ............................................... 3 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù)發(fā)展概況 .................................. 4 有源電力濾波器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................... 5 課題研究的意義及主要工作 ................................................. 5 第二章 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的理論基礎(chǔ) ....................................... 7 電壓空間矢量的概念 ....................................................... 7 三相逆變器的基本電壓矢量 ................................................. 8 第三章 有源電力濾波器的研究 ................................................ 11 有源電力濾波器的數(shù)學(xué)模型 ................................................ 11 APF 的種類 ............................................................... 12 APF 的諧波檢測(cè)方法 ....................................................... 14 基于頻域的 檢測(cè)方法 ................................................... 14 瞬時(shí)空間矢量法 ....................................................... 14 有功分離法 ........................................................... 14 自適應(yīng)檢測(cè)法 ......................................................... 14 同步測(cè)定法 ........................................................... 15 APF 的補(bǔ)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(wú)差拍控制與差拍控制 ................................................. 16 單周控制（又稱積分復(fù)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(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 IV 相鄰兩個(gè)基本矢量作用時(shí)間的計(jì)算 .......................................... 19 常規(guī) SVPWM 模式下，計(jì)算兩個(gè)基本矢量作用時(shí)間 ........................... 19 過(guò) 調(diào)制暫態(tài)的處理 ..................................................... 21 矢量作用時(shí)間的切換點(diǎn)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(dòng)態(tài)仿真工具 SIMULINK 簡(jiǎn)介 ........................................ 26 SVPWM 的 SIMULINK 的實(shí)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(xiàn) .................................................................... 38 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)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(guó)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。 (3)最優(yōu) PWM 法：這種方法是依據(jù)應(yīng)用的最優(yōu)準(zhǔn)則 (諧波電流失真度最小、脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩 最小或磁通軌跡最圓等 )構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，利用優(yōu)化算法離線計(jì)算各個(gè)開關(guān)的通斷時(shí)刻?？梢哉f(shuō) PWM 控制技術(shù)正是賴于在逆變電路的應(yīng)用才發(fā)展得比較成熟，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。 采用 空間矢量 PWM(SVPWM)算法可使逆變器輸出線電壓幅值最大達(dá)到 Ud,比常規(guī) SPWM 法提高了約 %。 八十年代中期，國(guó)外學(xué)者 H. W. 等在交流調(diào)速中提出磁鏈軌跡控制的思想，進(jìn)而發(fā)展產(chǎn)生了電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)的概念。 利用 MATLAB 中的 SIMULTNK 動(dòng)態(tài)仿真工具實(shí)現(xiàn) SVPWM 控制算法的動(dòng)態(tài)仿真；同時(shí)在此基礎(chǔ)上建立 SVPWM 逆變器有源電力濾波器系統(tǒng)仿真模型，詳細(xì)分析了此種情況下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能仿真。 圖 三相電壓型逆變器結(jié)構(gòu)圖 規(guī)定：當(dāng)上橋臂開關(guān)管“開”狀態(tài)時(shí) (此時(shí)下橋臂開關(guān)管必然是“關(guān)”狀態(tài) )，開關(guān)狀態(tài)為 1；當(dāng)下橋臂開關(guān)管“開”狀態(tài)時(shí) (此時(shí)上橋臂開關(guān)管必然是“關(guān)”狀態(tài) )，開關(guān)狀態(tài)為 0。 圖 三相三線制并聯(lián)有源電力濾波器的 主電路 為了分析方便而忽略了主電路中功率開關(guān)器件的通態(tài)壓降，交流側(cè)接口感 的非線性，直流側(cè)電壓的波動(dòng)，電源內(nèi)阻抗與線路阻抗以及死區(qū)時(shí)間的影響。這種方案兼有串、并聯(lián) APF 的功能，可以抑制閃變、補(bǔ)償諧波、消除共同耦合點(diǎn)處的 三相電壓不平衡，具有較高的性價(jià)比。該方法的缺點(diǎn)是計(jì)算量大、時(shí)間延遲大。 無(wú)差拍控制是一種在電流滯環(huán)比較控制技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的全數(shù)字化控制技術(shù)。各空間矢量的分布如圖 所示。實(shí)際上，只要充分利用 V? 和 V? ，就可以使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。無(wú)論在哪一個(gè)扇區(qū)， Tx 都對(duì)應(yīng)最先作用的非零矢量時(shí)間 (如扇區(qū) I 中 Tx 等于 T1 )， Ty 則為另一個(gè)非零矢量的作用時(shí)間 (如扇區(qū) I 中 Ty 等于 T2 )。它將數(shù)值 分析、矩陣計(jì)算、圖形處理和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)極易使用的交互式環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的總多科學(xué)提供了一種高效率的編程工具，集科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)控制、信號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖象處理等于一體。 如果 Tx 十 Ty Ts ，以第一扇區(qū)為例，有如下比例關(guān)系： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 22 TTTT 2,21,1? (416) 則可求得： ???????????TTTTTTTTTTss212,2211,1 （ 417） 然后可由此作為相鄰兩電壓空間矢量和零矢量的持續(xù)時(shí)間。 N值與扇區(qū)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 41。 SVPWM 控制的具體算法如圖 所示，它包括參考電壓所在扇區(qū)的確定、相鄰兩個(gè)基本矢量作用時(shí)間的計(jì)算、矢量作用時(shí)間的切換點(diǎn)確定以及與載波比較生成 PWM 脈沖。它具有一些優(yōu)良特性，尤其是對(duì)加給系統(tǒng)的攝動(dòng)和干擾有良好的自適應(yīng)性。 該方法基于自適應(yīng)濾波中的自適應(yīng)干擾抵消原理，從負(fù)載電流中消去基波有功分量，從而得到所需的補(bǔ)償電流指令值。 圖 串聯(lián)型有源濾波器結(jié)構(gòu)圖 （ 3）串 — 并聯(lián) APF 圖 為串 并聯(lián)型 APF 基本結(jié)構(gòu)。電流內(nèi)環(huán)通常采用滯環(huán)控制、三角波比較控制以及電壓空間矢量控制等方法。 假設(shè) U? 為相電壓有效值， f 為電源頻率，則有： ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???????????????322c o s2322c o s22c o s2????????tfUtUtfUtUtfUtUAAA （ 21） f?2uA0uB0uC0)(tUABC安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 8 假設(shè)單位方向矢量 ??32j?，則電壓空間矢量相加的合成空間矢量 ??tU 就可以表示為： ? ? ? ? ? ? ? ?? ? eUtUUtUU ftjCBA ???? 22 2t32t ??????? （ 22） 可見 ??tU 是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值不變，為相電壓峰值；當(dāng)頻率不變時(shí)，以電源角頻率 f2??? 為電氣角速度做恒速同步旋轉(zhuǎn)，哪一相電壓為最大值時(shí)，合成電壓矢量就落在該相的軸線上。利用SimPower 工具箱對(duì)有源電力濾波器裝置進(jìn)行了建模和仿真，能夠?qū)⒂性措娏V波器的工作過(guò)程及有關(guān)波形準(zhǔn)確直觀地顯示出來(lái)，驗(yàn)證了理論分析的正確性。 課題研究的意義及主要工作 隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，指令周期的縮短，計(jì)算功能的增強(qiáng)，存儲(chǔ)容量的增加，數(shù)字化 PWM 將有更廣闊的前景。因此，常規(guī) SPWM 法不能適應(yīng)高性能全數(shù)字控制的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，其應(yīng)用都還不多， 但矩陣式變頻電路因其容易實(shí)現(xiàn)集成化，可望有良好的發(fā)展前景。 預(yù)定相位法：它的主要特點(diǎn)是離線計(jì)算出各開關(guān)點(diǎn)的時(shí)刻和開關(guān)器件的通斷次序，存于計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，依靠數(shù)字電路或計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)要求的波形。利用 軟件中的動(dòng)態(tài)仿真工具 SIMULINK 對(duì)改進(jìn)之后的控制算法進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了改進(jìn)后控制算法的正確性。然后詳細(xì)分析了電壓空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)的調(diào)制波。 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(diǎn)，所