【正文】 ................................................... 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 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。隨著全控型快速半導(dǎo)體自開關(guān)器件的發(fā)展， PWM(Pulse Width Modulation)控制技術(shù)得到了快速的發(fā)展。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。由于上述原因， PWM 技術(shù)頗引人 注意，人們對(duì) PWM 技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，得到了許多改進(jìn)的 PWM 方法。 圖 脈寬調(diào)制方法的分類 目前，在 PWM 控制方法中使用最多和研究最多的是正弦波 PWM，即SPWM 方法。 三角載波調(diào)制法：目前，這種方法應(yīng)用最為廣泛，正弦調(diào)制波 ((SPWM)脈寬調(diào)制方法 按輸出電壓極性 按調(diào)制信號(hào)形狀 按開關(guān)頻率 單極性 PWM 雙極性 PWM 正弦波 PWM 矩形波 PWM 同頻式 倍頻式 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 是它的基本型，其它 形狀的調(diào)制波主要是為了提高直流電源的利用率并改善輸出正弦波形的頻譜。 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)來實(shí)現(xiàn)要求的波形。 (2)改進(jìn) SPWM 法：這類方法有采樣式 SPWM 法、區(qū)段面積等值法等，其實(shí)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。 (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。 ▽ 調(diào)制法：又稱跟蹤 PWM 法或自適應(yīng)電流控制 PWM，該技術(shù)是基于電流控制的，將實(shí)際的輸出電流與調(diào)制波相比較，在電流超出某一規(guī)定的滯后區(qū)域情況下，控制逆變器反相，使電流衰減，反之亦然，迫使實(shí)際電流在所需的滯后區(qū)域之內(nèi)跟蹤調(diào)制波。它將若干個(gè)逆變橋在輸出端用變壓器藕合在一起，依靠調(diào)節(jié)橋與 橋之間的相移角可以控制輸出電壓。 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)，又稱磁鏈追蹤型 PWM，它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，著眼點(diǎn)在于如何使電動(dòng)機(jī)獲得圓磁場(chǎng)。 (PWM)技術(shù)的應(yīng)用 近 10 年來由于 PWM 控制技術(shù)可以極其有效地進(jìn)行諧波抑制，而且它 的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，在頻率、效率諸方面有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，因而其在電力電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并對(duì)電力電子技術(shù)產(chǎn)生了十分深遠(yuǎn)的的影響。 直流斬波電路實(shí)際上就是直流 PWM 電路，這是 PWM 控制技術(shù)應(yīng)用較早也成熟較早的一類電路，把直流斬波電路應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，就構(gòu)成廣泛應(yīng)用的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)。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。可以說，正是由于PWM 控制技術(shù)在逆變電路中的廣泛而成功的應(yīng)用，才奠定了 PWM 控制技術(shù)在電力電子技術(shù)中的突出地位。可以說 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。這種技術(shù)可以看成逆變電路中 PWM 控制技術(shù)向整流電路的延伸。 綜上所述，在電氣傳動(dòng)中，廣泛地應(yīng)用 PWM 控制技術(shù)， PWM 就是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷把直流電壓變成電壓脈沖序列，并通過控制脈沖寬安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 度和脈沖列的周期以達(dá)到變壓變頻及控制和消除諧波的目的。 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù)發(fā)展概況 傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制 (SPWM)技術(shù)是從電源的角度出發(fā)的， 其著眼點(diǎn)是如何生成一個(gè)可以調(diào)頻調(diào)壓的三相對(duì)稱正弦波電源。通過采用諧波失真的方法來增加三相 PWM 逆變器的輸出電壓，可以使 PWM 逆變器最大相電壓基波幅值增加約 15%，但該方法的效果并不理想，因此它的實(shí)際應(yīng)用受到很大的限制。一些學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出了選擇諧波消除法和梯形脈寬調(diào)制法 (PWM)，但指定諧波消除法運(yùn)算量大，且占用相當(dāng)大的內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)起來比較困難； TPWM 逆變器輸出波形中諧波分量比 SPWM 逆變器還多，結(jié)果并不理想。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)。 SVPWM，又稱磁鏈追蹤型 PWM 法，它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，其著眼點(diǎn)是如何使電機(jī)獲得圓磁場(chǎng)。 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 %。在同樣的采樣頻率下，采用開關(guān)損耗模式 SVPWM 法的逆變器的功率器件開關(guān)次數(shù)比采用常規(guī) SVPWM法逆變器的功率器件開關(guān)次數(shù)減少了 1/3，大大降低了功率器件的開關(guān)損耗。 而隨著智能型高速微控制芯片的發(fā)展、指令周期的縮短、計(jì)算功能的增強(qiáng)及存儲(chǔ)容量的增加，使得數(shù)字化 PWM 有了更廣闊的應(yīng)用前景。 有源電力濾波器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 早在 20 世 紀(jì) 70 年代初，日本學(xué)者赤木泰文〔 Akagi H〕就提出了有源電力濾波器的概念，當(dāng)時(shí)由于電力電子器件制造水平的限制，這項(xiàng)技術(shù)沒有引起廣泛的關(guān)注。 作為改善供電質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，有源電力濾波器在日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到了高度的重視和日益廣泛的應(yīng)用，目前世界上 APF 的主要生產(chǎn)廠家有日本三菱電機(jī)公司、美國西屋電氣公司和德國西門子公司 等。但近十幾年來，越來越多的研究單位對(duì)有源濾波技術(shù)開展了深入的理論研究和實(shí)驗(yàn)，這些研究有的已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。 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。但傳統(tǒng)的 SPWM 法比較適合于 模擬電路實(shí)現(xiàn)，而不適應(yīng)于現(xiàn)代電力電子技術(shù)數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)。 八十年代中期，國外學(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。和傳統(tǒng)的 SPWM 法相比，SVPWM 法具有直流利用率高 (比傳統(tǒng)的 SPWM 法提高了約 15%)，諧波少，控制簡單，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。正是由于 SVPWM 控制的這些優(yōu)點(diǎn)，使得本課題的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。電網(wǎng)中的高次諧波會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)中的各部分設(shè)備造成嚴(yán)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。所以目前的趨勢(shì)是采用電力電子裝置進(jìn)行諧波補(bǔ)償，這就是電力有源濾波器 ( APF)。 有源電力濾波器是當(dāng)前對(duì)電網(wǎng)中諧波污染補(bǔ)償或抵消的有效手段，本文對(duì)有源電力濾波系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了理論研究和分析。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波器的工作過程及有關(guān)波形準(zhǔn)確直觀地顯示出來，驗(yàn)證了理論分析的正確性。 簡介有源電力濾波器的工作原理和結(jié)構(gòu)種類，諧波檢測(cè)方法。 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。而在