SVPWM算法Simulink仿真实现

SVPWM原理

关于SVPWM的含义,相关的帖子说明有很多,这里就不再画蛇添足了,附上一个认为写的比较详细的相介绍链接:SVPWM的原理及法则推导和控制算法详解
SVPWM算法Simulink仿真实现_第1张图片
此外,知乎上有篇介绍SVPWM原理比较深入的文中,也直接给链接进行分享:SVPWM调制中的6个非零基础电压矢量的幅值到底是Udc还是2/3Udc ? 电压利用率为什么是1?

SVPWM仿真

SVPWM的仿真模型主要分为以下几个步骤,也是SVPWM算法的计算步骤:

  1. 参考电压矢量的扇区判断
  2. 非零矢量和零矢量作用时间的计算
  3. 扇区矢量切换点的确定

1.参考电压矢量的扇区判断

扇区计算的方法之一如下式:
SVPWM算法Simulink仿真实现_第2张图片

2.非零矢量和零矢量作用时间的计算

当合成电压矢量在第一扇区时,有如下计算公式:
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从上式可以计算得出所在扇区非零矢量作用时间为:
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为了统一计算各扇区的矢量时间,有如下算法公式:
SVPWM算法Simulink仿真实现_第5张图片

3.扇区矢量切换点的确定

SVPWM算法Simulink仿真实现_第6张图片

4.SVPWM仿真测试

设仿真参数如下:

  • ua = 200cos100πt,ub= 200sin100πt
  • PWM开关周期Tpwm = 0.2ms
  • 母线电压Udc = 700V

关于SVPWM,有如下相关结论,下面结合仿真波形展示如下:

1. 合成电压矢量的赋值是相电压赋值的3/2倍,而相电压赋值最高是2*Udc/3,因此合成电压矢量的幅值实际上就位母线电压Udc。
在这里插入图片描述
三相对称正弦电压对应的空间电压矢量运动轨迹如下图 所示。电压空间矢量 Udc, 顶点的运动轨迹为一个圆,且以角速度 ω 逆时针旋转。根据空间矢量变换的可逆性,可以想象若空间电压矢量 Uo的顶点运动轨迹为一个圆,则原三相电压越趋近于三相对称正弦波 。三相对称正弦电压供电是理想的供电方式,也是逆变器交流输出电压控制的追求目标。实际上,通过空间矢量变换,可以将逆变器三相输出的 3 个标量的控制问题转化为一个矢量的控制问题。

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相电压仿真波形如下:
Um幅值为7002/3 = 466V
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合成矢量电压的仿真波形如下(求模后结构,信号中包含调制波高频信号):
Uo幅值为700V
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2. SVPWM中,相电压最高幅值为2Udc/3,线电压幅值为Udc,相电压和线电压不满足 3 \sqrt{3} 3 倍关系

相电压最高幅值为2*Udc/3从1中可以得知,线电压仿真波形如下Uab = 700V,相电压同相电压相同,均为三相正旋波。此外,根据电压利用率公式:
直流母线电压利用率=输出线电压波形幅值 / 直流母线电压
可知,(1- 3 \sqrt{3} 3 /2)/( 3 \sqrt{3} 3 /2) = 15.4,SVPWM相比SPWM利用率提升了15.4%,(100%-86.7%)/86.7% = 15.4%
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最后,SVPWM仿真模型如下图所示SVPWM算法Simulink仿真实现_第11张图片

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