【正文】 只需做好 的賦值工作即可。Tabc圖 給出了各扇區(qū)的 PWM 波形，這些波形統(tǒng)統(tǒng)由各扇區(qū)中 、 、Tcm1c224 / 42的計(jì)算值再通過與載波進(jìn)行比較得來。Tcm3ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ圖 參考電壓矢量 在各個(gè)扇區(qū)中的 SVPWM 波形Vref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 所在扇區(qū)的確立；ref（2） 、相鄰兩個(gè)基本向量作用時(shí)間的計(jì)算；（3） 、飽和情況下相鄰兩個(gè)基本向量作用時(shí)間的計(jì)算；（4） 、矢量作用時(shí)間的切換點(diǎn)確定與 PWM 脈沖的生成。25 / 42第五章 SVPWM 控制算法仿真5. 1 MATLAB 動(dòng)態(tài)仿真工具 SIMULINK 簡(jiǎn)介 隨著控制理論和控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展，對(duì)控制效果的要求越來越高，控制算法也越來越復(fù)雜，因而控制器的設(shè)計(jì)也越來越困難。于是自然地出現(xiàn)了控制系統(tǒng)地計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。近 30 年來，控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平，出現(xiàn)了很多的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)語言和應(yīng)用軟件。目前，MATLAB (Matrix Laboratory)是當(dāng)今國(guó)際上最流行的控制系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)的語言和軟件工具。 MATLAB 是由 Math Works 公司開發(fā)的一種主要用于數(shù)值計(jì)算及可視化圖形處理的高科技計(jì)算語言。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。 MATLAB 具有三大特點(diǎn): 功能強(qiáng)大：包括數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果和編程可視化，數(shù)學(xué)和文字統(tǒng)一處理，離線和在線皆可處理； 界面友好，語言自然：MATLAB 以復(fù)數(shù)矩陣為計(jì)算單元，指令表達(dá)與標(biāo)準(zhǔn)教科書的數(shù)學(xué)表達(dá)式相近； 開放性強(qiáng)：MATLAB 有很好的可擴(kuò)充性，可以把它當(dāng)作一種更高級(jí)的語言去使用，可容易地編寫各種通用或?qū)Ｓ脩?yīng)用程序；正是由于 MATLAB 的這些特點(diǎn)，使它獲得了對(duì)應(yīng)用學(xué)科(特別是邊緣科學(xué)和交叉科學(xué))的極強(qiáng)適應(yīng)力，并很快成為應(yīng)用學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)、仿真、教學(xué)乃至科技文字處理不可缺少的基礎(chǔ)軟件，成為歐美高等院校、科研機(jī)構(gòu)教學(xué)與科研必備的基本工具。 MATLAB 有許多工具箱(Toolbox )，這些工具箱大致分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。前者主要用來擴(kuò)充 MATLAB 的符號(hào)計(jì)算功能、圖視建模功能和文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互功能。后者專業(yè)性較強(qiáng)，如控制工具箱C Control Toolbox )、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(Neural Network Toolbox )、信號(hào)處理工具箱((Signal Processing Toolbox)等，使 MATLAB 在線性代數(shù)、矩陣分析、數(shù)值計(jì)算及優(yōu)化，數(shù)理統(tǒng)計(jì)和隨機(jī)信號(hào)分析、電路及系統(tǒng)、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、信號(hào)和圖象處理、控制理論分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、過程控制、建模和仿真、通信系統(tǒng)、財(cái)政金融等眾多專業(yè)領(lǐng)域的理論研究和工程設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。 在 MATLAB 中，Simulink 是一個(gè)比較特別的工具箱，它具有兩個(gè)顯著的功能：Simu( 仿真)與 Link(鏈接)，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真的一個(gè)集成環(huán)境。具有模塊化、可重載、可封裝、面向結(jié)構(gòu)圖編程及可視化等特點(diǎn)，可大大提高26 / 42系統(tǒng)仿真的效率和可靠性。同時(shí)，進(jìn)一步擴(kuò)展了 MATLAB 的功能，可實(shí)現(xiàn)多工作環(huán)境間文件互用和數(shù)據(jù)交換。它支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散時(shí)間系統(tǒng)、連續(xù)和離散混合系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進(jìn)程的。 Simulink 提供了友好的圖形用戶界面 (GUI )，模型由模塊組成的框圖來表示，用戶建模通過簡(jiǎn)單的單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)的動(dòng)作就能完成。Simulink 的模塊庫(kù)為用戶提供了多種多樣的功能模塊，其中有連續(xù)系統(tǒng)(Continous )、離散系統(tǒng)( Discrete )、非線性系統(tǒng)(Nonlinear)等幾類基本系統(tǒng)構(gòu)成的模塊，以及連接、運(yùn)算模塊。而輸入源模塊(Sources) 和接受模塊(Sinks)則為模型仿真提供了信號(hào)源和結(jié)果輸出設(shè)備。模型建立后，可以直接對(duì)它進(jìn)行仿真分析?？梢赃x擇合適的輸入源模塊(如正弦波(( Sine Wave ) )作信號(hào)輸入，用適當(dāng)?shù)慕邮漳K( 如示波器(Scope))觀察系統(tǒng)響應(yīng)、分析系統(tǒng)特性、仿真結(jié)果輸出到接收模塊上。如果仿真結(jié)果不符合要求，則可以修改系統(tǒng)模型的參數(shù)，繼續(xù)進(jìn)行仿真分析。 SVPWM 的 SIMULINK 的實(shí)現(xiàn) 在 MATLAB 的 SIMULINK 環(huán)境下，非常容易實(shí)現(xiàn)上節(jié)所述的 SVPWM 控制算法。實(shí)現(xiàn) SVPWM 算法的各個(gè)子系統(tǒng)框圖如下所示： 要實(shí)現(xiàn) SVPWM 控制算法，首先要將三相 ABC 平面坐標(biāo)系中的相電壓 、 、 轉(zhuǎn)換到 平面坐標(biāo)系中 、 。通過 clark 變換，可將Uabc???U??、 、 轉(zhuǎn)換成 、 。在 SIMULINK 中，非常容易實(shí)現(xiàn)此轉(zhuǎn)換，其實(shí)U現(xiàn)仿真圖如圖 所示。圖 、 、 轉(zhuǎn)換到 平面坐標(biāo)系中 、Uabc???U?? 根據(jù) 、 的關(guān)系判斷參考電壓矢量 所在的扇區(qū) N，只需經(jīng)過簡(jiǎn)?? Vref單的加減及邏輯運(yùn)算即可確定其所在的扇區(qū)。在 Simulink 中實(shí)現(xiàn)此判斷的仿真圖如圖 所示27 / 42圖 判斷參考電壓矢量 所處扇區(qū) NVref只需將 、 以及采樣周期 和逆變器直流電壓 作為輸入，經(jīng)過U??Ts udc簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算即可得到 X, Y, Z，在 Simulink 中實(shí)現(xiàn)此算法的仿真圖如圖 所示。圖 計(jì)算 X,Y,Z 根據(jù)參考電壓矢量 所處的扇區(qū) N 確定相鄰兩基本電壓矢量的作用Vref時(shí)間 、 〔根據(jù)表 42 進(jìn)行賦值)。通過編寫 S 函數(shù)實(shí)現(xiàn)扇區(qū)過渡特殊情況Txy的處理；而經(jīng)過簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)參考電壓矢量 過調(diào)制的處Vref理。在 Simulink 中實(shí)現(xiàn)該算法的仿真圖如圖 所示。28 / 42圖 計(jì)算 、Txy 5 , 、 、 經(jīng)過簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算可將得到 、 、 ，在Txys TabcSimulink 中實(shí)現(xiàn)該算法的仿真圖如圖 所示。圖 計(jì)算 、 、Tabc 根據(jù)參考電壓矢量 所處的扇區(qū) N 確定 A, B, C 三相的調(diào)制波 、Vref Tcm （根據(jù)表 43 進(jìn)行賦值)。在 Simulink 中實(shí)現(xiàn)該算法的仿真圖如圖Tcm2c3 所示。29 / 42圖 計(jì)算 、 、Tcm12cm3圖 給出了在 Simulink 中實(shí)現(xiàn)逆變器和 PWM 的仿真圖。此時(shí)，將三相逆變器的六個(gè)功率開關(guān)器件看作為六個(gè)理想開關(guān)器件，加入了一定的死區(qū)。調(diào)制波為 、 、 ，載波是周期為 ，高度為 的三角波。Tcm1c2cm3s2Ts圖 逆變器和 PWM 實(shí)現(xiàn) 以上給出了在 Simulink 中實(shí)現(xiàn) SVPWM 控制算法的各個(gè)子系統(tǒng)的框圖，而圖 給出了實(shí)時(shí)產(chǎn)生 SVPWM 波的整個(gè)仿真框圖。給定 PWM 周期(即采樣周期) 和母線直流電壓 ，參考電壓矢量 在 A, B, C 軸系下的分量由三相Ts UdcVref對(duì)稱正弦電壓( 、 、 )提供，逆變器的輸出電壓為實(shí)時(shí)產(chǎn)生的 SVPWMab波。30 / 42圖 SVPWM 波的整個(gè)仿真框圖 仿真結(jié)果與分析 在前一節(jié)中，詳細(xì)列出了實(shí)現(xiàn) SVPWM 控制算法的各個(gè)子系統(tǒng)仿真框圖及實(shí)時(shí)產(chǎn)生 SVPWM 波的整個(gè)仿真框圖。而在本節(jié)中將通過建立 SVPWM 逆變器供電下三相有源電力濾波器系統(tǒng)仿真模型，對(duì) SVPWM 的算法進(jìn)行詳細(xì)地仿真分析，同時(shí)對(duì) SVPWM 逆變器供電下三相有源電力濾波器系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真分析。 逆變器供電下三相有源電力濾波器系統(tǒng)仿真模型在 SIMULINK 電氣系統(tǒng)模塊庫(kù)(SimPowerSystem)中有 4 個(gè)子模塊:電源、基本元件、電力電子器件和測(cè)量模塊庫(kù)。電氣系統(tǒng)模塊庫(kù)中的 Powerlib 模塊與常規(guī) SIMULINK 模塊有本質(zhì)的區(qū)別，在仿真前的初始化過程中，需要把 Powerlib模塊的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為 SIMLTLINK 能夠仿真的等效系統(tǒng)，這些處理過程對(duì)用戶是屏蔽的。并且系統(tǒng)中若同時(shí)使用兩種信號(hào)，需要采用中間接口模塊，常規(guī)模塊信號(hào)進(jìn)入電氣模塊信號(hào)時(shí)，一般采用可控電壓源或可控電流作為中間接口環(huán)節(jié)。電氣模塊進(jìn)入常規(guī)模塊時(shí)，一般采用電壓測(cè)量模塊或電流測(cè)量模塊作為中間接口環(huán)節(jié)。具體仿真圖如圖 所示。31 / 42圖 諧波電流檢測(cè)仿真圖說明：PWM 發(fā)生模型被組合成一個(gè)子系統(tǒng)，產(chǎn)生的 PWM 波送至逆變橋控制IGBT 器件的開關(guān)。 圖 有源電力濾波器仿真模型 仿真結(jié)果選定的仿真環(huán)境如下：（1）電源：三相電源有效值為 380V，頻率為 50Hz；（2）非線性負(fù)載：三相可控整流橋，直流側(cè)選擇的 RLC 負(fù)載，額定電壓為 380V，額定頻率為 50Hz；（3）有源電力濾波器主電路 RLC BRANCH 中 R 為 ，L 為 5MH，濾波器直流側(cè)的電源電壓是 1200V。根據(jù)給定的仿真條件和計(jì)算的各參數(shù)，建立 APF 系統(tǒng)進(jìn)行仿真，當(dāng)負(fù)載系統(tǒng)為三相不可控整流橋時(shí)，以 A 相為例得到的仿真得到的波形如圖所示：32 / 42圖 A 相負(fù)載電路上電流波形圖 A 相負(fù)載電路上電流諧波分量33 / 42圖 pwm 波圖 補(bǔ)償后的電流波形 仿真結(jié)果分析 1．對(duì)目前諧波電流檢測(cè)方法和補(bǔ)償電流控制策略的基本原理進(jìn)行對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)目前還沒有一種非常理想的檢測(cè)方法能夠既快速又準(zhǔn)確的檢測(cè)出要補(bǔ)償?shù)闹C波和無功分量。2. 空間矢量的算法較復(fù)雜，有一定的延時(shí)，這不利于有源電力濾波器的實(shí)時(shí)控34 / 42制。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)選用 DSP 進(jìn)行數(shù)字控制運(yùn)算，以減小延時(shí)。在周期性諧波電網(wǎng)可以使用電流預(yù)測(cè)方法，或是對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償。3．在仿真過程有不少參數(shù)設(shè)置問題，要多加調(diào)試4. 電力諧波廣泛存在于電力電網(wǎng)之中，嚴(yán)重威脅著人類賴以生存的電力環(huán)境。進(jìn)行諧波治理，將電力諧波限制在一定的水平之內(nèi)有著重要的意義。電力有源濾波器是很有前景的一個(gè)諧波抑制手段。本文所設(shè)計(jì)的有源電力濾波器可以有效抑制電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波,具有較好的補(bǔ)償特性,在一些諧波成分復(fù)雜、多變的場(chǎng)合更具有優(yōu)勢(shì)。可以為有源電力濾波器實(shí)際的研制工作提供參考和依據(jù),具有重要的指導(dǎo)意義。35 / 42第六章 結(jié)論與展望 結(jié)論針對(duì)電力系統(tǒng)的諧波問題，在研究有源電力濾波器抑制諧波機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了現(xiàn)有的諧波電流檢測(cè)方法和電流跟蹤控制方法，研究了近年來應(yīng)用于有源電力濾波器中的新的控制技術(shù)—空間矢量 PWM 控制。設(shè)計(jì)了基于空間矢量控制的有源電流濾波器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過補(bǔ)償性能測(cè)試對(duì)空間矢量 PWM 控制方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。論文主要的研究成果如下:（1）詳細(xì)分析了 SVPWM 技術(shù)的理論原理，包括參考向量所在扇區(qū)的確定，相鄰基本矢量的作用時(shí)間的計(jì)算以及矢量作用時(shí)間的切換點(diǎn)確定與 PWM 脈沖的生成最后利用 matlab/simulink 搭建了 SVPWM 仿真模型，仿真結(jié)果得到 PWM 波形。（2）在分析有源電力濾波器等值電路的基礎(chǔ)上，探討了空間矢量控制技術(shù)應(yīng)用于并聯(lián)有源電力濾波器的原理，推導(dǎo)了有源電力濾波器的空間矢量控制方程，并建立了空間矢量控制的數(shù)學(xué)模型，利用 matlab 仿真軟件搭建了并聯(lián)有源電力濾波器的仿真電路，并通過仿真證實(shí)了使用該控制策略的有源電力濾波器具有較好的補(bǔ)償性能。（3）本論文主要研究?jī)?nèi)容是 SVPWM 技術(shù)，有源電力濾波器只是為了說明SVPWM 技術(shù)的一方面應(yīng)用領(lǐng)域。故而大部分筆墨都是有關(guān) SVPWM 技術(shù)的理論和仿真，有源電力濾波器只是簡(jiǎn)單涉及。 展望本文雖然涉及到 SVPWM 技術(shù)和有源濾波器的理論原理，但研究還不是很深層次，由于時(shí)間有限仿真的結(jié)果也不是很完美希望以后能花更多的時(shí)間、精力投入到仿真中，爭(zhēng)取把仿真部分做得更好，為理論研究提供更多、更寶貴的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。36 / 42致謝本論文自始自終是在阮老師的悉心指導(dǎo)下完成的。阮老師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)以及崇高的為人，都使我深深敬佩。在此，謹(jǐn)向阮老師致以衷心的感謝和最崇高的敬意！作者還要感謝王同學(xué)，在論文寫作期間他們給我許多熱情無私的幫助，幫我解決了許多難題，讓我的知識(shí)得以豐富。同時(shí)，還有感謝我深愛的父母，是他們辛勤工作供我上大學(xué)，給了我增長(zhǎng)知識(shí)、開闊眼界的機(jī)會(huì)并獲得一個(gè)很好的學(xué)習(xí)環(huán)境。本論文的撰寫過程中參閱了大量的文獻(xiàn)資料，向這些文獻(xiàn)的原作者們表示感謝。 另外，還要衷心地感謝在百忙之中抽出時(shí)間評(píng)審本論文的答辯委員會(huì)的各位老師們。最后，感謝我的母校，感謝電氣信息學(xué)院，感謝電氣工程及其自動(dòng)化所有的幫助關(guān)心過我的老師和同學(xué)。37 / 42參考文獻(xiàn)[1] 王兆安，楊君，[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版，1998. [2] 劉平英，[J].江蘇電氣，2022.[3] 夏向陽，[J].變頻器世界，2022，12：329.[4] 張宇，電力污染之諧波的抑制[[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2022，5：1104.[5] 黃飚，基于 MATLAB 的并聯(lián)型電力濾波器仿真[J].電氣開關(guān)，2022，5（3）：3843.[6] 潘翀，侯世英，呂厚余， MATLAB 的諧波電流檢測(cè)的建模與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2022 ,22（12）:194196.[7] 薛定宇，制系統(tǒng)計(jì)算輔助設(shè)計(jì)一一 MATLAB 語言及應(yīng)用》.清華