【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的計算值再通過與載波進行比較得來。Tcm3ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ圖 參考電壓矢量 在各個扇區(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。25 / 42第五章 SVPWM 控制算法仿真5. 1 MATLAB 動態(tài)仿真工具 SIMULINK 簡介 隨著控制理論和控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展，對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)計也越來越困難。于是自然地出現(xiàn)了控制系統(tǒng)地計算機輔助設(shè)計技術(shù)。近 30 年來，控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達到了相當高的水平，出現(xiàn)了很多的計算機輔助設(shè)計語言和應(yīng)用軟件。目前，MATLAB (Matrix Laboratory)是當今國際上最流行的控制系統(tǒng)輔助設(shè)計的語言和軟件工具。 MATLAB 是由 Math Works 公司開發(fā)的一種主要用于數(shù)值計算及可視化圖形處理的高科技計算語言。它將數(shù)值分析、矩陣計算、圖形處理和仿真等諸多強大功能集成在一個極易使用的交互式環(huán)境中，為科學研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的總多科學提供了一種高效率的編程工具，集科學計算、自動控制、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖象處理等于一體。 MATLAB 具有三大特點: 功能強大：包括數(shù)值計算和符號計算，計算結(jié)果和編程可視化，數(shù)學和文字統(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)矩陣為計算單元，指令表達與標準教科書的數(shù)學表達式相近； 開放性強：MATLAB 有很好的可擴充性，可以把它當作一種更高級的語言去使用，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，使它獲得了對應(yīng)用學科(特別是邊緣科學和交叉科學)的極強適應(yīng)力，并很快成為應(yīng)用學科計算機輔助分析設(shè)計、仿真、教學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、科研機構(gòu)教學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：功能性工具箱和學科性工具箱。前者主要用來擴充 MATLAB 的符號計算功能、圖視建模功能和文字處理功能以及與硬件實時交互功能。后者專業(yè)性較強，如控制工具箱C Control Toolbox )、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(Neural Network Toolbox )、信號處理工具箱((Signal Processing Toolbox)等，使 MATLAB 在線性代數(shù)、矩陣分析、數(shù)值計算及優(yōu)化，數(shù)理統(tǒng)計和隨機信號分析、電路及系統(tǒng)、系統(tǒng)動力學、信號和圖象處理、控制理論分析和系統(tǒng)設(shè)計、過程控制、建模和仿真、通信系統(tǒng)、財政金融等眾多專業(yè)領(lǐng)域的理論研究和工程設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。 在 MATLAB 中，Simulink 是一個比較特別的工具箱，它具有兩個顯著的功能：Simu( 仿真)與 Link(鏈接)，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真的一個集成環(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，可大大提高26 / 42系統(tǒng)仿真的效率和可靠性。同時，進一步擴展了 MATLAB 的功能，可實現(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)時間系統(tǒng)和離散時間系統(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，用戶建模通過簡單的單擊和拖動鼠標的動作就能完成。Simulink 的模塊庫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源和結(jié)果輸出設(shè)備。模型建立后，可以直接對它進行仿真分析。可以選擇合適的輸入源模塊(如正弦波(( Sine Wave ) )作信號輸入，用適當?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)進行仿真分析。 SVPWM 的 SIMULINK 的實現(xiàn) 在 MATLAB 的 SIMULINK 環(huán)境下，非常容易實現(xiàn)上節(jié)所述的 SVPWM 控制算法。實現(xiàn) SVPWM 算法的各個子系統(tǒng)框圖如下所示： 要實現(xiàn) SVPWM 控制算法，首先要將三相 ABC 平面坐標系中的相電壓 、 、 轉(zhuǎn)換到 平面坐標系中 、 。通過 clark 變換，可將Uabc???U??、 、 轉(zhuǎn)換成 、 。在 SIMULINK 中，非常容易實現(xiàn)此轉(zhuǎn)換，其實U現(xiàn)仿真圖如圖 所示。圖 、 、 轉(zhuǎn)換到 平面坐標系中 、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?? Vref單的加減及邏輯運算即可確定其所在的扇區(qū)。在 Simulink 中實現(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簡單的算術(shù)運算即可得到 X, Y, Z，在 Simulink 中實現(xiàn)此算法的仿真圖如圖 所示。圖 計算 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時間 、 〔根據(jù)表 42 進行賦值)。通過編寫 S 函數(shù)實現(xiàn)扇區(qū)過渡特殊情況Txy的處理；而經(jīng)過簡單的算術(shù)運算和邏輯運算實現(xiàn)參考電壓矢量 過調(diào)制的處Vref理。在 Simulink 中實現(xiàn)該算法的仿真圖如圖 所示。28 / 42圖 計算 、Txy 5 , 、 、 經(jīng)過簡單的算術(shù)運算可將得到 、 、 ，在Txys TabcSimulink 中實現(xiàn)該算法的仿真圖如圖 所示。圖 計算 、 、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 進行賦值)。在 Simulink 中實現(xiàn)該算法的仿真圖如圖Tcm2c3 所示。29 / 42圖 計算 、 、Tcm12cm3圖 給出了在 Simulink 中實現(xiàn)逆變器和 PWM 的仿真圖。此時，將三相逆變器的六個功率開關(guān)器件看作為六個理想開關(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 實現(xiàn) 以上給出了在 Simulink 中實現(xiàn) SVPWM 控制算法的各個子系統(tǒng)的框圖，而圖 給出了實時產(chǎn)生 SVPWM 波的整個仿真框圖。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對稱正弦電壓( 、 、 )提供，逆變器的輸出電壓為實時產(chǎn)生的 SVPWMab波。30 / 42圖 SVPWM 波的整個仿真框圖 仿真結(jié)果與分析 在前一節(jié)中，詳細列出了實現(xiàn) SVPWM 控制算法的各個子系統(tǒng)仿真框圖及實時產(chǎn)生 SVPWM 波的整個仿真框圖。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 SVPWM 的算法進行詳細地仿真分析，同時對 SVPWM 逆變器供電下三相有源電力濾波器系統(tǒng)動態(tài)性能進行仿真分析。 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(SimPowerSystem)中有 4 個子模塊:電源、基本元件、電力電子器件和測量模塊庫。電氣系統(tǒng)模塊庫中的 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)，這些處理過程對用戶是屏蔽的。并且系統(tǒng)中若同時使用兩種信號，需要采用中間接口模塊，常規(guī)模塊信號進入電氣模塊信號時，一般采用可控電壓源或可控電流作為中間接口環(huán)節(jié)。電氣模塊進入常規(guī)模塊時，一般采用電壓測量模塊或電流測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 諧波電流檢測仿真圖說明：PWM 發(fā)生模型被組合成一個子系統(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）非線性負載：三相可控整流橋，直流側(cè)選擇的 RLC 負載，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算的各參數(shù)，建立 APF 系統(tǒng)進行仿真，當負載系統(tǒng)為三相不可控整流橋時，以 A 相為例得到的仿真得到的波形如圖所示：32 / 42圖 A 相負載電路上電流波形圖 A 相負載電路上電流諧波分量33 / 42圖 pwm 波圖 補償后的電流波形 仿真結(jié)果分析 1．對目前諧波電流檢測方法和補償電流控制策略的基本原理進行對比分析可以發(fā)現(xiàn)目前還沒有一種非常理想的檢測方法能夠既快速又準確的檢測出要補償?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，這不利于有源電力濾波器的實時控34 / 42制。實際應(yīng)用中應(yīng)選用 DSP 進行數(shù)字控制運算，以減小延時。在周期性諧波電網(wǎng)可以使用電流預(yù)測方法，或是對相位進行補償。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，嚴重威脅著人類賴以生存的電力環(huán)境。進行諧波治理，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諧波抑制手段。本文所設(shè)計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,具有較好的補償特性,在一些諧波成分復(fù)雜、多變的場合更具有優(yōu)勢。可以為有源電力濾波器實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理的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了現(xiàn)有的諧波電流檢測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)計了基于空間矢量控制的有源電流濾波器的實驗系統(tǒng)，通過補償性能測試對空間矢量 PWM 控制方法進行了實驗驗證。論文主要的研究成果如下:（1）詳細分析了 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間的計算以及矢量作用時間的切換點確定與 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，并通過仿真證實了使用該控制策略的有源電力濾波器具有較好的補償性能。（3）本論文主要研究內(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間、精力投入到仿真中，爭取把仿真部分做得更好，為理論研究提供更多、更寶貴的實驗結(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、嚴謹?shù)闹螌W作風以及崇高的為人，都使我深深敬佩。在此，謹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，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，讓我的知識得以豐富。同時，還有感謝我深愛的父母，是他們辛勤工作供我上大學，給了我增長知識、開闊眼界的機會并獲得一個很好的學習環(huán)境。本論文的撰寫過程中參閱了大量的文獻資料，向這些文獻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間評審本論文的答辯委員會的各位老師們。最后，感謝我的母校，感謝電氣信息學院，感謝電氣工程及其自動化所有的幫助關(guān)心過我的老師和同學。37 / 42參考文獻[1] 王兆安，楊君，[M].北京:機械工業(yè)出版，1998. 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