SVPWM逆变器仿真优化方案

（1）线性组合的控制策略

图2-90 滞环宽度取为0.2A时的输出电流波形

图2-91 滞环宽度取为0.2A时的输出电压波形

对于三相六拍阶梯波逆变器，任何时刻有且仅有3个开关器件导通，而且上、下桥臂的开关器件是互锁的，因此具有8个基本的开关状态，见表2-9。

表2-9 逆变器开关状态及输出电压对应关系

（续）

图2-92 第1扇区电压矢量图

SVPWM线性组合控制策略，是通过合理控制两个相邻非零矢量及零矢量间的切换，在每个开关周期内去逼近旋转参考矢量，使合成电压矢量的轨迹逼近圆形，进而得到如图2-43所示的六个扇区。通过控制逆变器输出电压矢量的切换时刻，可以逼近u_s，如图2-92所示。

在SVPWM的具体实现过程中，通常先要计算参考电压所在的扇区和各扇区内电压矢量的作用时间。进而确定各开关器件的切换时刻。

1）计算参考电压所处扇区。

设u_s在α-β直角坐标系统中的分量分别为u_α、u_β，即

将表2-9中的各相电压值代入式（2-154），经复数运算可得

各矢量的具体结果列于表2-9最后一列。

由式（2-154），并考虑到三相负载相电压之和为0，可以得到α-β直角坐标系统与U-V-W坐标系之间的电压变换关系为

根据给定参考电压u_s的分量u_α、u_β，由式（2-157）计算出三相相电压u_UO、u_VO、u_WO，再由式（2-158）和表2-10中的对应关系便可确定u_s所处的扇区号。

表2-10 N值与扇区号的对应关系

式中，sign（x）代表符号函数，当x＞0时，sign（x）=1；否则sign（x）=0。

2）计算各扇区电压矢量作用时间。

为了使逆变器输出电压波形对称，把各电压矢量作用时间一分为二。为满足最小开关损耗要求，每次切换开关状态时，只切换一个开关器件，并且一个周期均以零矢量开始和结束，即可得到图2-46所示第一扇区开关序列和三相电压波形。

根据空间矢量作用等效原则，得(www.xing528.com)

由，得

同理可计算出其他扇区相邻电压矢量作用时间，见表2-11。其中

表2-11 各扇区电压矢量作用时间

t_d、t_q代表各扇区相邻电压矢量作用时间，其具体关系见表2-12。

表2-12 各扇区电压矢量作用时间的对应关系

3）计算器件切换时刻。

同样以u_s在第Ⅰ扇区为例来判断，记

设开关器件切换时刻为t_cmU、t_cmV、t_cmW，根据式（2-162）和表2-12可知

同理可得其余扇区各电压矢量切换时刻，见表2-13。

表2-13 各扇区电压矢量的切换时刻

（2）SIMULINK建模与仿真

按以上步骤，可在SIMULINK环境下建立SVPWM仿真模型如图2-93所示。直流侧电压u_d=300V，三角波频率=1980Hz，3相异步电动机，额定电压为22V，额定功率P_e=2.2kW，极对数p_N=2，转动惯量J=0.089，定子电阻R_s=0.435Ω，定子电感L_s=0.004H，转子电阻R_s=0.816Ω，定子电感L_s=0.002H。SVPWM逆变器输出线电压及电流如图2-94所示，输出相电压如图2-95所示。图2-96是SVPWM逆变器输出相电压谐波频谱图。

图2-93 SVPWM电动机控制系统仿真模型

图2-94 SVPWM逆变器输出线电压及电流

图2-95 SVPWM逆变器输出相电压

图2-96 SVPWM逆变器输出相电压谐波频谱图