基于SVPWM的逆变器仿真研究

2018-05-23贾文超王洁涵

杨洋，贾文超，王洁涵，李超，张睿

（1.长春工业大学电气与电子工程学院，吉林长春 130012；2.国网吉林省电力有限公司长春供电公司，吉林长春 130012）

在一个开关周期内每个矢量的作用时间按特定的方式依次运行，实现不同矢量状态下开关管的通断，使空间电压矢量接近于圆轨迹旋转，减少了开关管的开关次数降低了开关损耗。对SVPWM算法进行研究，以此再建立基于SVPWM的三相逆变器模型，从而验证该算法在逆变中的可行性。

1 三相逆变器的模型建立

三相半桥逆变电路如图1所示，该电路是逆变中最常用的结构之一，三相逆变主电路由6个IGBT组成桥式逆变电路。假设三相电网是标准的平衡电网，根据基尔霍夫定律，可以建立三相逆变器在静止三相坐标系的数学模型，如图1所示。

图1 三相逆变电路

三相逆变器的空间电压矢量描述了相电压与开关函数之间的关系，三相电压关系式为：

将三相可控逆变器的功率开关函数的八种开关状态，即000，100，110，010，011，001，101，101，111，其中 000，111均为零电压开关矢量，可以得到交流侧相电压和静止αβ轴下的电压值以及对应的矢量符号。逆变器空间电压矢量可表示为：

6个非零电压矢量等幅均匀分布在复平面正六边形上，6个非零电压矢量将整个矢量空间分成6个扇区I～VI，对于任一扇形区域的空间电压矢量，都可由所在扇区的两边的非零空间电压矢量来合成。由此得到电压矢量在αβ轴上分量，再根据以上公式判断电压矢量所在的扇区。

扇区号N由R1，R2，R3决定，再定义A，B，C为单极性二值逻辑函数，如果R1＞0，则A=1，否则A=0；如果R2＞0，则B=1，否则B=0；如果R3＞0，则C=1，否则C=0.

计算所对应的编号N，A，B，C间共有8种组合情况，全0和全1为两种无效组合，则：

采用上述方法进行判断扇区，只需经过简单的运算和符号判断就能了解扇区编号，大大缩短了扇区判断的时间，提高了系统的响应速度。

利用MATLAB建立基于SVPWM的三相逆变器仿真模型，并得到以下结果，图2为SVPWM调制波仿真波形，图3为输出的三相电流波形。

图2 生成调制波

图3 输出三相电流

由仿真图可知，负载上的三相电流逆变后为正弦波，与理论结果趋于一致，达到了逆变的目的，证明了此SVPWM控制算法的正确性。

本文论述了SVPWM的算法与仿真过程，并利用MATLAB/SIMULINK工具库，搭建了三相 SVPWM 逆变器的控制模型，进行了简单的仿真，验证了算法的可行性。通过对逆变器输出波形的观察、分析可知，逆变器输出电压波形满足要求，证明了SVPWM在逆变器上应用的可行性。

参考文献：

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［3］陈伯时.交流电机变频调速讲座第四讲电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制［J］.电力电子，2007（03）：50-54.