电压型SVPWM算法及其仿真

量i ∞! 引 萎} 裂 真! 研． 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 争斩，． 触持电相 2007年第5期：⋯型乡乞渤嬲7劳仇趁豸玩乒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一工⋯⋯⋯⋯⋯⋯二：：⋯：：⋯一 电压型SVPWM算法及其仿真 邢绍邦1”，赵克友1 (1．青岛大学，山东青岛266071；2．江苏技术师范学院，江苏常州213001) 摘要：在传统SVPWM算法的基础上，针对相邻电压矢量的作用时间，提出了一种较传统算法计算量明显减少 且易于程序实现的SVPWM新算法，并构建了Matlab／Simulink仿真模型，仿真实验验证了算法的正确性与可行性。 关键词：SVPWM；电压矢量；MATLAB／Simulink；仿真建模 中图分类号：TM33文献标识码：A 文章编号：1004-7018(2007)05-0026—03 SVPWMAlgorithmandSimulationforVoltageSourcelnverters XINGSh口D—ban91，一．ZHAOKe—Youl (1．QingdgoUniversity，Qingdao266071，China； 2．JiangsuTeachersUniversityofTechnology，Changzhou213001，China) Abstract：Thedwellingtimeofneighboringvoltagespacevectorsinspacevectorpulsewidthmodulation(SVPWM)was considered，andanovelalgorithmwasproposedinthispaper，whichsignificantlyreducedcomputationburdenandwaseasyto realizeinprogramcomparingtothetraditionalmethod．ThecorrespondingsimulationmodelWasbuildbyusingMatlab／Simu— link，andsimulationexperimentsshowedthecorrectnessandfeasibilityofthealgorithm． Keywords：SVPWM；voltagespacevector；Maflab／Simulink；modelingandsimulation 1引 言 近年来，SVPWM在电机调速控制系统中逐渐 得到了广泛的应用，它不仅使得电机脉动降低，电流 波形畸变减小，而且与常规SPWM技术相比，直流 电压利用率有很大提高，并且更易于数字化实现。 本文在分析SVPWM的原理及其传统算法的基 础上，针对相邻矢量的作用时间的计算上提出了一 种新的算法，并在Matlab／Simulink仿真环境中进行 了仿真研究，仿真结果证明了新算法的正确性和有 效性。 2SVPWM的原理及其传统算法 图1为一种典型的电压源逆变器的结构，由于 每一相中上下两个晶体管只能有一个导通，故图1 中逆变器的开关状态一共有8个。若设定一相中上 圈1三相电力逆变器电路 收稿日期：2006—07—05 改稿Et期：2006—09—18 基金项目：山东省自然科学基金(y2003s02) 青岛大学重点基金(2003—10) 26 晶体管导通、下晶体管关闭的状态为1，反之为0，则 对于(111)和(ooo)这两个状态，逆变器输出的电压 矢量为零，故称其为零矢量。其余六个状态，逆变器 的输出不为零，故称其为有效矢量。可以证明，有效 'V，矢量的幅值均为半。SVPWM就是通过这八个空 J 间矢量去等效矢量比所产生的实际的电机气隙磁 通轨迹。 如图2所示，假设参考电压矢量K，处于第Ⅲ y，【uulJ V6(101) 图2 SVPWM矢量、扇区和波形 扇区(o～60。)，则为了使K，的相邻矢量K、也的 合成矢量等效于K，，则须有 y。正+K疋=K，t (1) 其中：t为采样周期，r。为电压矢量y。的作用时 间，疋为电压矢量K的作用时间。又设参考电压 矢量在a够轴的分量分别为K、K，则将式(1)分 解到“、口轴后可得： Kt=正IKf+疋IK COS60。1 ，¨ ％t=疋IE sin600 J ，)V由于每个有效矢量的幅值均为半，所以由式(2)可 万方数据 ⋯蔓壁皇型⋯竺．量苎曼⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯勿燃国⋯j (3) 同理，我们可解得其他扇区内相关有效矢量的作用 时间。 3SVPWM的新算法 以上传统算法是在将相关矢量分解到O／、口轴 后根据等效关系从而求取了相关矢量的作用时间。 在这里，本文从坐标变换的角度进行相关矢量作用 时间的求取。仍以第Ⅲ扇区为例，首先我们将参考 电压矢量％在Ot够轴的分量K、％变换到以E、 K组成的夹角为60。的坐标系中。 如图3所示，设参考电压矢量％在y。、K轴 图3坐标变换不意图 上的分量分别为K小K扪根据分量相等，我们可 以得到： 圪=Kmr+K一。s60。l (4) ％=V埘cos30。 J 解得： ‰f地一文 (5) 坎科=志J 此时，因为我们已将参考电压矢量变换到K、E组 成的坐标系中，因此，我们只需进行标量计算便可求 得y。、K的作用时间，有： urer疋=HLl (6) 吃。f7：=吃?：’ 将式(5)代入式(6)即可解得结果，同式(3)。将式 (5)、(6)、(3)整理成矩阵形式为： 叫搏崞㈩ 同理，我们可求出参考电压矢量位于其他扇区时的 时间 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式： ㈨碱【≯季 ㈣ 27 坞=旧"㈤ 坂=㈤％■ 图4相邻矢量作用时间计算仿真框图 4SVPWM其它模块的算法及仿真建模 4．1扇区判断 判断电压矢量所在扇区有多种方法，文献[4] 是将K，的幅角分别与00、60。、120。、1800、240。和 300。比较后得到其所处扇区；文献[5]是通过分析 K、K的关系来判断其所处扇区，此法数学运算简 单，但其扇区号不同于通常的顺序扇区编号。本文 采用文献[5]方法，已知电压矢量分量睨、K。 (1)计算 ‰=％ k垃：譬一孚 ‰=一华一丘2 (9) I 孽 }导 遵 疆 !基 电 压 詈 罨 萋 算 法 及 其 仿 真 亟魄略 以里比㈣亟比 ●一2 ％ t 咒 得解 万方数据 电 压 詈 名 妻 算 法 及 其 仿 真 纺．设计争靳∥． 搬持电棚 2007年第5期v'-刮乡‘砌路∥露穆蹈触⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一工．二⋯⋯⋯⋯⋯二：：⋯=：⋯．． (2)按下规则计算A、日、C 若kn>0，则A=1，否则A=0； 若k盘>0，则B=1，否则B=O； 若‰>0，则C=1，否则C=0。 (3)求得扇区号N=AX20+BX21+CX22，扇 区分布如图2所示。 依据上述算法判断扇区的Matlab／Simulink仿 真模型如图5所示。 常量1 图5扇区判断仿真框图 4．2A、B、C三相相应的开关时刻表 为制定三相逆变器开关时刻表，先定义咒、瓦、 t，如式(10)所示：疋=半 瓦=正+≥ 瓦=死+等 鼍 d 图7 SVPWM整体仿真框图 ×10’5 O 0．040．080．120．16 0．2 Ⅳs 图8瓦。。的输出波形 t／s 图9 a相的SVPWM输出波形 (10)6结语 其中：t为采样周期；Ti、Ti+。如式(8)所示，那么在 不同的扇区，A、曰、c三相的开关时刻便可用L、瓦、 疋来表示。以第三扇区为例，A相的开关时刻为 咒，B相的为瓦，c相的为疋，其示意图如图6所示。 L ；蹦4h／2；Td2i7h／2jn，2玑眨如W ^相一；i }；- 且相； c相j !hihn}n；n；nih： L Tb L 图6第三扇区A、B、C三相开关时刻示意图 其它扇区A、B、c三相的开关时刻可按表1进 行赋值。 表1 A、B、C三相开关时刻表 扇区号 Ⅳ —— 瓦 死 L t。l Lm Lln3 5仿真分析 本文在分析SVPWM原理的基础上及其传统算 法的基础上，针对相邻矢量的作用时间的计算上提 出了一种新的算法，并在Matlab／Simulink方针环境 中进行了仿真研究，仿真结果证明了新算法的正确 性和有效性，而且可以看出，新算法只需一个坐标变 换便可计算出相关矢量的作用时间，比传统算法节 省了很多的计算量，因而更易于编程实现。 参考文献 [1]BK．Bose．电力电子学与交流传动(中文版)[M]．北京：机械 工业出版社，2002 [2]HoltzJ．Pulsewidthmodulation—asurvey[J]．IEEETrans．on Ind．Electron．，1992，39(5)：410～420 [3]JaeHyeongSeo，ChangHoChoi，DongSeokHyun．ANewSimpli· fledSpace—VectorPWMMethodforThree—LevelInvertem[J]． IEEETrans．onPowerElectronics，2001，16(4)：545～550 [4]赵芝璞，纪志成．基于SG的SVPWM设计与实现[J]．微特电 机，2005，33(7)：29～32 [5]YuFang，YanXing，YuwenHu．AFastAlgorithmforSVPWMin ThreePhasePowerFactorCorrectionApplication[J]．35thAnnul IEEEPowerElectronicsSpecialistsConference。2004：976～979 邢绍邦(1980一)，男，硕士研究生，研究方向为电力电子与电气 由所要求的输出电压矢量变换至SVPWM型输传动。 出电压的系统仿真框图如图7所示，为验证变换的 为进一步提高本刊的编辑质量，请您对此文在读 正确性，输入连续三相电压为380V／50Hz，仿真所 者服务卡上圈上数字代码： 取采样频率为5kHz，输出波形如图8、图9所示。 28 有价氢请圈17；’没有价值’请圈18。 万方数据 电压型SVPWM算法及其仿真 作者： 邢绍邦， 赵克友， XING Shao-bang， ZHAO Ke-You 作者单位： 邢绍邦,XING Shao-bang(青岛大学,山东青岛,266071;江苏技术师范学院,江苏常州,213001) ， 赵克友,ZHAO Ke-You(青岛大学,山东青岛,266071) 刊名： 微特电机 英文刊名： SMALL & SPECIAL ELECTRICAL MACHINES 年，卷(期)： 2007,35(5) 被引用次数： 9次 参考文献(5条) 1.B K Bose 电力电子学与交流传动 2002 2.Holtz J Pulsewidth modulation-a survey 1992(05) 3.Jae Hyeong Seo.Chang Ho Choi.Dong Seok Hyun A New Simplified Space-Vector PWM Method for Three- Level Inverters[外文期刊] 2001(04) 4.赵芝璞.纪志成 基于SG的SVPWM设计与实现[期刊论文]-微特电机 2005(07) 5.Yu Fang.Yan Xing.Yuwen Hu A Fast Algorithm for SVPWM in Three Phase Power Factor Correction Application[外文会议] 2004 引证文献(9条) 1.郑飞.彭飞.费树岷.周杏鹏 基于DSP-FPGA的SVPWM细分优化算法的实现[期刊论文]-电力电子技术 2010(8) 2.孙环阳.黄筱调.洪荣晶.裴亮 永磁同步电机矢量控制系统的仿真研究[期刊论文]-机械设计与制造 2010(3) 3.李志雄.汤双清.蒋宇 模糊自适应SNPID在飞轮储能系统中的研究[期刊论文]-微特电机 2009(1) 4.祝龙记 电压空间矢量PWM逆变器的建模与仿真[期刊论文]-安徽理工大学学报（自然科学版） 2008(4) 5.苏杭.陈东华.孙仲兵.周仪.庞健 一种无扇区判断SVPWM算法及其仿真研究[期刊论文]-华电技术 2008(10) 6.姚道如.汪功明 基于SVPWM的车床主轴变频调速研究[期刊论文]-机床与液压 2008(9) 7.孔维涛.张庆范.张承慧 基于DSP的空间矢量脉宽调制(SVPWM)的实现[期刊论文]-山东大学学报（工学版） 2008(3) 8.姚道如.汪功明 基于矢量控制的车床主轴变频调速研究[期刊论文]-机床电器 2008(2) 9.廖文健.张春喜 基于SVPWM调制的异步电动机矢量控制系统的仿真[期刊论文]-大理学院学报 2008(2) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wtdj200705009.aspx