SVPWM的原理推导与接入三相离网逆变器的双闭环仿真
SVPWM相比普通的PWM调制具有电压利用率高(直流电压利用率为1)、输出电压THD小等优点,常用在三相逆变器的调制中。本文将根据所学习的SVPWM内容,梳理推导过程,并代入到三相离网逆变器dq轴解耦的双环控制中进行仿真验证。
本文参考:SVPWM原理与应用-CSDN博客
参考视频:SVPWM5_扇区判断_时间计算_哔哩哔哩_bilibili
目录
1. SVPWM的理论推导
1.1 扇区判断
下图给出了由各个开关状态组成的电压矢量图,需要注意的是,本文中的所有坐标变换均采用等幅值变换的形式。因此,有V1=V1=···=V6=2/3Vdc。

将落在任意扇区内部的目标合成矢量Us分解到αβ轴,可以根据两轴分量的关系唯一确定一个扇区,具体关系如下:
此处参考:SVPWM5_扇区判断_时间计算_哔哩哔哩_bilibili

如图,根据右侧得出的2进制数,便可以唯一确定左侧的扇区,从而实现扇区的确定。
1.2 时间计算
以落在第Ⅰ扇区的矢量为例,该矢量的大小为V1、V2分别在T1,T2作用下的等效矢量之和。设目标矢量相电压Us(图中为V*)与先作用的矢量(本例中为V1)之间的夹角为θ,则根据矢量围成三角形的正弦定理,可以得出:


其中,m表示调制比,定义为。从式中也可以看出,m就是目标线电压幅值与直流电压的比。同时,也表示SVPWM的直流电压利用率,其最大值为1。
同理,可以得到所有扇区的时间:

在三相离网逆变器的解耦控制中,PI补偿器得到的输出值为目标的桥臂电压的调制信号。因此在实际应用中,常常将其归一化,变成调制比m来处理,即在αβ轴的输入端分别乘的增益环节将输入的Us转换为调制比m。
1.3 七段式时间分配
关于七段式时间分配,可以参考:SVPWM6_7段式时间分配_哔哩哔哩_bilibili,这里只给出结论:

需要注意的是,这一步计算出的载波的值带一个1/Ts,而上一步算出来的时间值刚好带一个Ts,二者刚好抵消。因此在实际模型搭建时,可以统一对Ts进行归一化处理。
同时,此处的载波比较逻辑与常用逻辑相反,当CCR大于载波时,输出低电平,反之输出高电平,极性不对会直接导致正反馈失稳。
2. Simulink模型搭建

2.1 SVPWM模块

2.1.1 扇区判断

2.1.2 时间计算

2.1.3 七段式时间分配

2.1.4 调制电路

2.2 仿真波形
仿真参数见:三相逆变器控制器设计:02基于DQ轴解耦的三相离网逆变器的电压电流双闭环控制器参数设计(附MATLAB代码)_dq解耦控制-CSDN博客
2.2.1 调制波形
调制波形为标准马鞍波。

2.2.2 输出电压
目标输出相电压精准跟踪311V幅值。

2.2.3 动态响应
设置在0.1s突增一倍负载,0.3s切载,可以看出具有较好的动态响应。

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