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

        参考文献:Application and Simulation of SVPWM in three phase inverter | IEEE Conference Publication | IEEE Xplore

        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

1.2 时间计算

1.3 七段式时间分配

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

2.2.1 调制波形

2.2.2 输出电压

2.2.3 动态响应


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\frac{\sqrt{3}U_{s}}{V_{dc}}。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\frac{\sqrt{3}}{V_{dc}}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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