电力电子spwm和svpwm程序实现和psim仿真.doc
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三相桥式正弦波SPWM逆变器如图1所示。
图1三相桥式正弦波SPWM逆变器
解：
（1）、当采用叠加三次谐波的方法时，调制信号变为
式中为三次谐波，其相对基波的幅值为，。
对求最大值，由得：
①
又得：
则
则，将、带入得：
，此时是的函数，由得：
，此时。
当A=1V时，调制比，叠加三次谐波后直流电压利用率为：
此时对应的值即对应取得最大值时的值，即：
叠加上述幅值的三次谐波后，要保持输出电压不含低次谐波，原调制信号（和）幅值A还能提高，当刚好达到满调制时，即：
，得：
，即A可提高到1.155。
（2）、
I：
当k=0.5时，有：
对A相，加入零序电压后有：
则：
知,当刚达到满调制时，有，则，即基波幅值可提高到1.15倍的载波幅值，使直流电压利用率提高到1。
优点：
可以提高直流电压利用率
缺点：
不能减少开关频率
II：
当时，有：
对A相，加入零序电压后有：
则：
当时，，达到满调制；在时，，此时直流电压利用率为：
。
当时，可是负半部分利用率达到最大。
优点：
不仅可以提高直流电压利用率，而且可以使开关频率减少1/3，有利于减少开关损耗。
缺点：
由于有一段时间持续满调制，可能是输出含有的谐波次数降低，使滤波变得困难。
（3）、仿真（以a相为例）：
I：
叠加三次谐波时，若,,则此时的仿真图如图2所示。
图2,时的仿真图
由图可见，当,，调制波叠加三次谐波后其峰值达到载波峰值，且基波幅值大于调制波峰值，从而提高了直流电压利用率，与理论分析相符。
II：
叠加k=0.5的零序电压时，若，则此时的仿真图如图3所示。
图3时的仿真图
由图可见，当，调制波叠加零次谐波后其峰值达到载波峰值，且基波幅值大于调制波峰值，从而提高了直流电压利用率，与理论分析相符。
III：
叠加k=1的零序电压时，若，则此时的仿真图如图4所示。
图4时的仿真图
由图可见，当，调制波叠加零次谐波后其峰值达到载波峰值，且基波幅值大于调制波峰值，从而提高了直流电压利用率，与理论分析相符。
由理论计算及仿真可知：
①通过在相电压的参考指令里注入1/6倍的基波分量幅值的三次谐波，就使得在不发生过调制的情况下调制系数m可以达到1.15，从而使输出线电压的峰值最大可以达到Ud
②通过在相电压的参考指令里注入零次谐波，当k取一定的值时可以减小开关频率，从而减少开关损耗；但同时可能使输出的谐波减小，从而使滤波变得困难。
（4）、采用空间矢量法（SVPWM）进行三相SVPWM调制，其仿真原理图如图5所示。
图4SVPWM仿真原理图
合成矢量为：
，则初始相位为：
程序流程图如图5所示。
图5程序流程图
程序清单：
#definepi3.1415
staticintn=0;
staticdoublet1,t2,t0,ta,tb,tc,ura,urb,urc;
intflag;//判断扇区的变量
doublea0=270,a1,a2;//矢量的相位角
doubleb=1.8;//每过Ts旋转的角度
doubleTs=0.0001;//载波周期
if（t>=n*Ts）
{
a1=a0+b*n;//每过Ts角度增加b
a2=a1-（（int）a1/360）*360;//转的角度超过一圈时，减去圈数对应的角度，从而判读所在扇区
/******判断所在扇区******/
if（a2<60）
flag=1;
elseif（a2<120）
flag=2;
elseif（a2<180）
flag=3;
elseif（a2<240）
flag=4;
elseif（a2<300）
flag=5;
else
flag=6;
/******根据所在扇区，计算时间******/
switch（flag）
{
case1:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（a2*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
ta=t1+t2+t0/2;
tb=t2+t0/2;
tc=t0/2;
break;
}
case2:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*2-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
tb=t1+t2+t0/2;
ta=t1+t0/2;
tc=t0/2;
break;
}
case3:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*3-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60*2）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
tb=t1+t2+t0/2;
tc=t2+t0/2;
ta=t0/2;
break;
}
case4:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*4-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60*3）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
tc=t1+t2+t0/2;
tb=t1+t0/2;
ta=t0/2;
break;
}
case5:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*5-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60*4）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
tc=t1+t2+t0/2;
ta=t2+t0/2;
tb=t0/2;
break;
}
case6:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*6-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60*5）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
ta=t1+t2+t0/2;
tc=t1+t0/2;
tb=t0/2;
break;
}
}
/******根据各管导通的时间计算调制电压******/
ura=2*ta/Ts-1;
urb=2*tb/Ts-1;
urc=2*tc/Ts-1;
n++;
};
/******输出调制电压，用于和三角载波比较******/
y1=ura;
y2=urb;
y3=urc;
仿真结果如图6、7所示。
图6Cblock模块输出信号
图7与图6对应的各输出信号与三角载波比较后输出信号
由仿真图可知，与理论相符合
（5）、采用调整零矢量的方法实现三相SVPWM调制，其原理图同图4。
当k=1，即零矢量用，，，则在I、VI扇区，Sa=1；在II、III扇区，Sb=1；在IV、V扇区，Sc=1。
程序清单：
#definepi3.1415
staticintn=0;
staticdoublet1,t2,t0,ta,tb,tc,ura,urb,urc;
intflag;//判断扇区的变量
doublea0=270,a1,a2;//矢量的相位角
doubleb=1.8;//每过Ts旋转的角度
doubleTs=0.0001;//载波周期
if（t>=n*Ts）
{
a1=a0+b*n;//每过Ts角度增加b
a2=a1-（（int）a1/360）*360;//转的角度超过一圈时，减去圈数对应的角度，从而判读所在扇区
/******判断所在扇区******/
if（a2<60）
flag=1;
elseif（a2<120）
flag=2;
elseif（a2<180）
flag=3;
elseif（a2<240）
flag=4;
elseif（a2<300）
flag=5;
else
flag=6;
/******根据所在扇区，计算时间******/
switch（flag）
{
case1:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（a2*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
ta=Ts;
tb=t2+t0;
tc=t0;
break;
}
case2:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*2-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
tb=Ts;
ta=t1+t0;
tc=t0;
break;
}
case3:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*3-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60*2）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
tb=Ts;
tc=t2+t0;
ta=t0;
break;
}
case4:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*4-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60*3）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
tc=Ts;
tb=t1+t0;
ta=t0;
break;
}
case5:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*5-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60*4）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
tc=Ts;
ta=t2+t0;
tb=t0;
break;
}
case6:
{
t1=sqrt（3）*Ts*sin（（60*6-a2）*2*pi/360）/200;
t2=sqrt（3）*Ts*sin（（a2-60*5）*2*pi/360）/200;
t0=Ts-t1-t2;
ta=Ts;
tc=t1+t0;
tb=t0;
break;
}
}
/******根据各管导通的时间计算调制电压******/
ura=2*ta/Ts-1;
urb=2*tb/Ts-1;
urc=2*tc/Ts-1;
n++;
};
/******输出调制电压，用于和三角载波比较******/
y1=ura;
y2=urb;
y3=urc;
仿真图如图8、9所示。
图8k=1时（Va）的仿真图
由图可知，k=1调整零矢量的SVPW方法与叠加零序电压的SPWM调制方法相似，都能够减少开关次数，从而减小开关损耗。
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