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基于SVPWM三相逆变器的仿真与设计

第1章绪论 (1)

1.1课题研究意义 (1)

1.2SVPWM的特点及研究 (1)

1.3本文研究主要内容 (2)

第2章PWM技术原理 (3)

第3章空间电压矢量SVPWM原理 (5)

3.1Clark变换和Park变换 (5)

3.2SVPWM基本原理 (7)

3.3SVPWM调制与分析 (11)

3.4SVPWM控制算法 (13)

3.4.1合成电压矢量Uref所处扇区号N的判断 (13)

3.4.2相邻电压矢量作用时间计算 (14)

3.4.3确定逆变桥式电路开关切换顺序 (15)

第4章系统的控制策略及Matlab/Simulink实现 (18)

4.1空间电压矢量调制SVPWM各模块的仿真模型 (18)

4.1.1扇区号N的判断模块 (18)

4.1.2作用时间计算模块 (19)

4.1.3SVPWM调制波生成模块 (20)

4.2开环三相逆变器的Simulink仿真 (21)

4.3闭环三相逆变器的Simulink仿真 (23)

4.3.1前馈解耦原理分析 (23)

4.3.2闭环三相光伏逆变器仿真 (25)

第5章三相逆变器系统设计 (27)

5.1三相逆变器硬件设计 (27)

5.2三相逆变器主控板设计 (27)

5.2.1最小系统设计 (27)

III

5.2.2主控板供电电路设计 (29)

5.2.3工作状态显示模块 (30)

5.2.4通信接口设计 (31)

5.2.5 IGBT保护电路设计 (32)

5.3驱动板设计 (33)

5.3.1驱动电路设计 (33)

5.3.2驱动电路电源设计 (35)

5.4开环三相逆变器软件设计 (36)

5.4.1开环三相逆变器软件结构设计 (36)

5.4.2SVPWM算法的DSP实现 (36)

5.4.3 IGBT保护程序设计 (38)

5.5 实验结果 (39)

第6章总结与展望 (41)

6.1工作总结 (41)

6.2工作展望 (41)

参考文献 (42)

致谢 (44)

攻读硕士期间发表论文情况 (45)

附录 (46)

第1章绪论

1.1课题研究意义

能源之于工业相当于血液之于人体，人类为了满足自身的需求和经济的发展，大规模开采石油，矿产资源，然而这些资源是不可再生的，同时会对环境造成极大的污染和破坏。随着开采规模的扩大，能源危机迫在眉睫。另一方面，环境污染问题已经成为人们普遍关注的话题，传统的燃料（煤，石油，天然气）的燃烧会向大气排放出有害物质，危及人类以及其他生物的身体健康[1]。

为了保护环境，国家已经把发展可再生能源发电提升到国家战略，欧盟国家已经明确表示到2020年可再生能源发电量达到总发电量比例的20%；目前可再生能源发电中，风力发电，光伏发电应用十分广泛，逆变器的作用是将它们产生的直流电变成交流电，可以直接服务与家庭，或者通过并网，通过电网运送到千家万户。随着可再生能源发电的蓬勃发展，逆变器作为其下游产品也迎来了它的发展期[2]。

逆变技术解决的是直流变成交流的问题，如何提高直流利用率，如何是逆变输出的电压THD达到国家标准都是其研究的重要课题。在此基础上，如何并网（锁相技术），孤岛效应的研究也是并网的关键性问题。

1.2SVPWM的特点及研究

SVPWM：SVPWM是空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)的简称，它是变频调速逆变器所用的调制技术，所以有时候也称逆变器SVPWM技术[3]。

在传统工业应用中，变频调速中，为了抑制谐波分量对电机和电网带来的不良影响，首先采用PWM技术，经过技术人员的研究，效果显著。然而PWM技术仍有不足之处，比如在低速转动时转矩脉动会直接导致直流利用率下降。经典的SPWM是尽可能使输出波形近可能近似于正弦波，谐波分量尽可能小。SVPWM技术则是控制电压矢量，使磁链轨迹逼近圆为目的，所以转矩十分平稳[4]。SVPWM的主要特点有：

1.旋转转矩平稳，逆变其输出的谐波分量小；

2.直流利用率高，充分利用输入电能，并使逆变器输出交流电压符合电动机额定值；