三电平逆变器SVPWM算法的简化

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摘要：在研究三电平逆变器SVPWM算法的基础上，提出了一种优化方案，避免了常规SVPWM大量且复杂的三角函数、反三角函数、无理数以及坐标旋转的运算，优化处理特定电压空间矢量的时间，减小开关器件的损耗，提高计算的速度，降低电脑系统运行所占内存，能够更为精确的控制，更容易实现数字化。 60525
毕业论文关键词：三电平逆变器，SVPWM算法，空间电压矢量，算法优化

Abstract:In the study of three-level inverter SVPWM algorithm based on proposed an optimization scheme, to avoid the conventional SVPWM of large and complex trigonometric function, inverse trigonometric function, irrational numbers and coordinate rotation operation, optimization specific voltage space vector time, improve the calculation speed, reduce the operation of a computer system memory, can be more precise control, more easy to implement digitally.

Keywords: Three level inverter，SVPWM algorithm ，Space voltage vector，Simplification of algorithm

1 引言 1

1.1 SVPWM算法研究意义 1

1.2 SVPWM算法的学术发展 1

2 SVPWM算法 2

2.1 SVPWM算法的原理 2

2.2特定空间电压矢量生成 5

2.3等效空间电压矢量合成 9

2.3.1 等效空间电压矢量所在扇区判别 9

2.3.2特定空间电压矢量作用时间计算 9

3 SVPWM算法优化 12

3.1优化等效空间电压矢量扇区判别 12

3.2优化特定空间电压矢量作用时间计算 15

结论 19

参考文献 20

致谢 21

1 引言

三电平逆变器的拓扑结构在大容量、高中压电机调速等方面做出了很大贡献。相比较于传统的两电平结构，三电平有很多优点，比如：功率管承受电压低，为直流侧的一半，所以能承受高压，且电压电流上升率低；输出谐波含量低，可以有效的减小单个器件开关损耗降低等。

目前已提出了多种可用于三电平逆变器的调制算法，包括正弦载波PWM（SPWM）、指定谐波小区PWM（SHEPWM）和空间矢量调制（SVPWM）方法。

电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)方式本质上是依赖于开关矢量的选择以及开关矢量作用时间的计算,通过优化开关矢量,降低开关频率,减少了交流侧电流的总谐波畸变率,提高了母线电压利用率,因此,目前三电平变流器多采用SVPWM控制方式.

电压空间矢量脉冲宽度调制技术是一种性能优越、易于数字化实现的脉冲宽度调制方案。在常规SVPWM算法中，判定等效电压空间矢量所处扇区位置时需要进行坐标旋转和反正切三角函数的运算，计算特定电压空间矢量作用时间时需要进行正弦、余弦三角函数的运算以及过饱和情况下的归一化处理过程，同时，在整个SVPWM算法中还包含了无理数的运算，这些复杂计算不可避免地会产生大量计算误差，对高精度实时控制产生不可忽视的影响，而且这些复杂运算的计算量大，对系统的处理速度要求高，程序设计复杂，系统运行时间长，占用系统资源多。

1.1 SVPWM算法研究意义

SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，电压空间矢量脉冲宽度调制技术)是一种性能优越的易于数字化实现的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制技术方案，对其进行优化，可以避免常规SVPWM算法中包含的复杂三角函数、反三角函数、无理数以及坐标旋转的运算，降低开关损耗，减少计算误差，利于高精度实时控制和数字化实现。