【正文】 波形 線電壓、波形 AB相線電壓有效值讀數(shù)和基波有效值讀數(shù) AB相線電壓基波波形 三相電流波形圖 三相電流波形在同一坐標下顯示圖通過觀察分析上面波形圖和讀數(shù)，但諧波含量還是比較嚴重，這時因為沒有設置輸出濾波電路的緣故；：，；；；，AB相線電壓有效值讀數(shù)為166V，；；，電流呈現(xiàn)較好的緩沖作用，負載電流比較接近正弦，而且三相電流基本對稱。本論文以驗證基波分量為主要，分析并驗證上面基波分量數(shù)據(jù)是否滿足第四章中的三個公式，如下:相電壓的基波幅值： ()輸出線電壓的基波幅值： （）輸出線電壓的基波有效值： （）當，時，代入()式有：。當，時，代入()式有：。當，時，代入()式有：。通過計算，并且計算結(jié)果與仿真結(jié)果比較接近，可以得出本SPWM控制仿真基本正確。 SVPWM的仿真 SVPWM控制信號的控制算法三橋橋式SVPWM控制逆變的仿真主電路圖和測量模塊與SPWM的仿真圖中的主電路和測量模塊一樣，它們唯一的區(qū)別就是輸入到通用橋中的觸發(fā)信號不同。因此本論文將重點放在SVPWM控制信號的控制算法的生成步驟上面：l、判斷所在的扇區(qū)；計算相鄰兩開關(guān)電壓矢量作用的時間；根據(jù)開關(guān)電壓矢量作用時間合成為三相PWM信號；，坐標系中描述的電壓空間矢量圖，電壓矢量調(diào)制的控制指令是矢量控制系統(tǒng)給出的矢量信號，它以某一角頻率：在空間逆時針旋轉(zhuǎn)，當它旋轉(zhuǎn)到矢量圖的某個60。扇區(qū)中時，系統(tǒng)選中該區(qū)間的所需的基本電壓空間矢量，并以此矢量所對應的狀態(tài)去驅(qū)動功率開關(guān)元件動作。當控制矢量在空間旋轉(zhuǎn)360176。后，逆變器就能輸出一個周期的正弦波電壓。在高性能的交流調(diào)速及三相逆變系統(tǒng)中，通常采用三相軸系坐標系的變換。閉環(huán)控制系統(tǒng)中，參考電壓矢量的分量和通過閉環(huán)控制器的輸出很容易獲得；開環(huán)控制系統(tǒng)中，將期望輸出的電壓映射到坐標系中就可以獲得這兩個分量。獲得這兩個分量后，空間電壓矢量調(diào)制就可以比較容易的實現(xiàn)了。 參考電壓矢量所在扇區(qū)S的判斷空間矢量調(diào)制的第一步是判斷由和所決定的空間電壓矢量所處的扇區(qū)。通常的判斷方法是：根據(jù)和計算出電壓矢量的幅值，再結(jié)合和的正負進行判斷，這種方法的缺點很明顯，含有非線性函數(shù)，計算復雜，特別在實際系統(tǒng)中更不容易實現(xiàn)。以下將闡述一種簡單有效的判斷方法。通過分析和的關(guān)系來判斷參考電壓矢量所處的扇區(qū)的。，可以看出：若 且 （）其中，則參考電壓矢量處于扇區(qū)，實際上，若進一步結(jié)合矢量圖幾何關(guān)系分析，（）式可表述為：，且（）使用 () 式判斷扇區(qū)與 () 式等效，且與無關(guān)，完全避免了計算非線性函數(shù)，實現(xiàn)起來就容易多了。其它扇區(qū)的判斷可按同樣的方法依此類推，得到：當，且，則位于扇區(qū)；當，且，則位于扇區(qū)；當，且，則位于扇區(qū)；當，且，則位于扇區(qū)；當，且，則位于扇區(qū)。采用上述條件，只需經(jīng)過簡單的加減及邏輯運算即可確定所在的區(qū)間，避免了計算復雜的非線性函數(shù)，對于減化運算和提高系統(tǒng)的響應速度很有實際意義的。但這還不是最簡練的表述，若對以上條件作進一步分析，判斷方法可進一步簡化，由所推導出的條件可以看出，所在的扇區(qū)完全可由、三式與0的關(guān)系決定，由此，可定義以下變量： （）再定義：若，則A=l，否則A=0若，則B=1，否則B=0若，則C=l，否則C=0A，B，C之間共有8種組合，但由判斷扇區(qū)的公式可知A，B，C不會同時為1或同時為O，所以實際的組合是六種，A，B，C組合取不同的值對應著不同的扇區(qū)，并且是一一對應的，因此完全可以由A，B，C的組合判斷所在的扇區(qū)。為區(qū)別六種狀態(tài)，令： （）則S可為1至6六個整數(shù)值，正好與六個扇區(qū)一一對應，只是在具體數(shù)值順序上與扇區(qū)實際順序有所差別，用式()，圖中棱形區(qū)域外的1至6六個數(shù)值為式()計算出的數(shù)值，棱形區(qū)域內(nèi)的至六個數(shù)為實際扇區(qū)號。當S=3時，位于第扇區(qū)；當S=1時，位于第扇區(qū)；當S=5時，位于第扇區(qū)；當S=4時，位于第扇區(qū)；當S=6時， 位于第扇區(qū)；當S=2時，位于第扇區(qū)。用上述方法判斷參考電壓矢量所在的扇區(qū)極其簡單，只要在具體分配作用矢量時注意將計算出的S值與實際扇區(qū)號SQ對應即可。 參考電壓矢量所在扇區(qū)的判斷要完成上述工作，在Simulink只需搭建兩個模塊，；另一個判別所在扇區(qū)的模塊。（）式得來的： （） 坐標系轉(zhuǎn)換模塊，不改變大小，增益為1，再通過信號疊加模塊來，使得生成信號、。最后把求得的、疊加，求得S。 判斷矢量所在仿真扇區(qū) 計算相鄰兩電壓空問矢量的作用時間、在按照上述的方法確定了參考電壓矢量所在的扇區(qū)之后，就需要求出參考電壓矢量，所在扇區(qū)的相鄰兩電壓矢量和相應零矢量的作用時間。在傳統(tǒng)SVPWM算法中用到了空間角度及三角函數(shù)，數(shù)字實現(xiàn)時需要預先計算并存儲大量數(shù)據(jù)。實際上，只要充分利用和，就可以使計算大為簡化。分析扇區(qū)，假設逆變器主電路的直流母線電壓為，采樣周期為，矢量、和零矢量的作用時間、和可通過下式計算： （）用坐標系描述，則有： （）結(jié)合（）式和（）式有解： （）當，位于其它扇區(qū)中時，同理可求得各矢量作用時間，通過分析這些結(jié)果可將進一步簡化計算結(jié)果：定義： （）對于不同扇區(qū)，、。 各扇區(qū)空間電壓矢量作用時間扇區(qū)扇區(qū)扇區(qū)扇區(qū)扇區(qū)扇區(qū) 、關(guān)系幅值表扇區(qū)號S315462要完成上述工作，在Simulink只需搭建兩個模塊，其中一個是把輸入的、和轉(zhuǎn)換為、和三個定義式，也就是按照（）式給輸入量進行加減剩除的運算；另外一個模塊是、的生成模塊。 X、Y、Z生成模塊仿真圖 Tx、Ty生成模塊在此圖當中把輸入的X、Y、Z分配到、中，考的就是兩個多路選擇器Multiport Switch。可以看見在多路選擇器之后的輸出并不是真正的、這是為了防止在計算的過程中，出現(xiàn)了的錯誤，所以以此電路給以糾正，保證輸出的、符合關(guān)系式。出錯的原因：當兩個零電壓矢量作用時間為0時，一個PWM周期內(nèi)非零電壓矢量的作用時間最長，此時的合成空間電壓矢量幅值最大。而當合成矢量落在該邊界之外 時，將發(fā)生過調(diào)制，逆變器輸出電壓波形將發(fā)生失真。在SVPWM調(diào)制模式下， 內(nèi)切圓，其幅值為：，即逆變器輸出的不失真最大 正弦相電壓幅值為 ，而若采用三相SPWM調(diào)制，逆變器能輸出的不失真最大正弦相電壓幅值為 。顯然SVPWM 調(diào)制模式下對直流側(cè)電壓利用率更高，它們的直流利用率 之比為 ，%。 SVPWM模式下電壓矢量幅值邊界為了防止出現(xiàn)的錯誤，采用比例縮小算法，只需把算出來的、和通過一個數(shù)學加法器Add(圖中應為Add1)然后判斷是否成立，如果成立，直接輸出；如果不成立，則說明存在的錯誤，只需按照下面（）式調(diào)節(jié)、的大小，再輸出。 （） 計算A，B，C三相相應的開關(guān)時間、這里所說的開關(guān)時間，也就是矢量的切換點，本論文采用常用的七段式空間矢量合成方式。以扇區(qū)為例。 扇區(qū)內(nèi)的SVPWM波形示意圖 參考電壓矢量在各個扇區(qū)中SVPWM波形圖中包括三角載波和三相輸出電壓波形及該扇區(qū)的電壓空間矢量序列，、分別為與三角波進行比較以產(chǎn)生PWM波形的三個比較值，先假定三角載波幅值和周期相等，要保證各矢量持續(xù)的時間，應如下計算比較值： （）其中，、為兩個非零矢量的作用時間，、在不同扇區(qū)中對應不同矢量的作用時間，具體對應哪個矢量可由各扇區(qū)矢量順序()確定。無論在哪一個扇區(qū)，都對應最先作用的非零矢量時間(如扇區(qū)中等于)，則為另一個非零矢量的作用時間（如扇區(qū)中等于)。在一個載波周期中，三個比較值具體分配給哪一相可由各扇區(qū)PWM波形確定，應分配給輸出占空比最大的相，分配給占空比最小的相。 各扇區(qū)內(nèi)相鄰兩電壓矢量的切換順序根據(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： （）則在不同的扇區(qū)內(nèi)A，B，C三相對應的開關(guān)時間、。 切換點、的賦值表扇區(qū)S315462要完成上述工作，在Simulink只需搭建兩個模塊，其功能是把輸入的、按（）式生成、以前面X、Y、Z生成模塊類似，生成原理也是通過簡單的數(shù)學運算，在這里就不重復介紹。 、生成模塊仿真圖第二個模塊是按表格關(guān)系分配、到、當中。，利用多路選擇器來和的關(guān)系來分配各個區(qū)間的矢量切換時間。 矢量切換時間模塊仿真圖 PWM生成模塊，把生成的、與載波求差，再通過滯環(huán)繼電器生成3列PWM波形，經(jīng)過反相輸出后，可以生成三相橋式逆變電路的PWM波形，在這里要注意設置三角載波的幅值，載波幅值應該為開關(guān)頻率的一半。 PWM生成模塊 SVPWM仿真分析。 SVPWM生成模塊仿真電路圖當設置參數(shù)為時，其余仿真參數(shù)和SPWM的仿真電路一樣，有下面仿真圖。，相電壓幾乎呈現(xiàn)正弦趨勢，但諧波含量還是比較嚴重，這時因為沒有設置輸出濾波電路的緣故；； A相電壓和AB線電壓有效值，；，由于有電感的存在，波形接近正弦。 A相電壓和AB線電壓有效值 三相電流波形圖由（）式可知道線電壓基波有效值： （）直流電壓為250時，有：可見，說明仿真正確，所以三相逆變電路采用空間矢量控制時，而采用SPWM控制時，，直流利用率比SPWM提高了。