电力电子spwm和svpwm程序实现和psim仿真

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333333'[sin()sin(3)]2'[sin()sin(3)]32'[sin()sin(3)]3rararbrbrcrcuuuAθAθπuuuAθAθπuuuAθAθìïïï=+=+ïïïïï=+=-+íïïïïï=+=++ïïïî式中3u为三次谐波，其相对基波的幅值为3A，12θπf=。对33'[sin()sin(3)]rarauuuAθAθ=+=+求最大值，由0radudt得：3cos3cos(3)0A①又2cos(3)(4cos3)cos得：3391cos12AA则3331sin12AA则2333311sin(3)(4cos1)sin(2)312AAA，将sin、sin(3)带入'rau得：333312'(2)312raAuAAA+=+，此时'rau是3A的函数，由30radudA得：316A=，此时max3'2rauA=g。当A=1V时，调制比1M=，叠加三次谐波后直流电压利用率为：3320.8662DvvDMVKMV===此时对应的3A值即对应'rau取得最大值时的3A值，即：316A=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(raurbu和rcu)幅值A还能提高，当刚好达到满调制时，即：max3'12rauA==g，得：21.1553A==，即A可提高到1.155。（2）、I：当k=0.5时，有：0.5max(,,)0.5min(,,)0.50.5(0/6)0.50.5(/6/2)0.50.5(/25/6)0.50.5(5/67/6)0.50.5(7/63/2)0.50.5(3/2orarbrcrarbrcrcrbrarbrarcrbrcrbrarcrauuuuuuuuuwtuuwtuuwtuuwtuuwtuuwt11/6)0.50.5(11/62)rcrbuuwt对A相，加入零序电压后有：0.5max(,,)0.5min(,,)0.50.5(0/6)0.50.5(/6/2)0.50.5(/25/6)0.50.5(5/67/6)0.50.5(7/63/2)0.50.5rarararbrcrarbrcrarcrbrarbrarcrarbrcrbrarcrauuuuuuuuuuuwtuuwtuuwtuuuwtuuwtuu1.5(0/6)0.5(/6/2)0.5(/25/6)1.5(5/67/6)0.5(7/63/2)(3/211/6)0.5(3/211/6)0.50.5(11/62)1.5(11/62)rarabracrarabracrarcrbrauwtuwtuwtuwtuwtwtuwtuuuwtuwt则：03/4(0/6)3/43/2(/6/2)3/43/2(/25/6)3/43/4(5/67/6)3/23/4(7/63/2)3/23/4(3/211/6)3/40(11/62)rararararararauAwtAuAwtAuAwtAuAwtAuAwtAuAwtAuwt知.max3/2rauA,当刚达到满调制时，有.max3/21rauA，则2/31.15A，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1k时，有：max(,,)11(0/6)1(/65/6)1(5/63/2)1(3/22)orarbrcrcrarbrcuuuuuwtuwtuwtuwt对A相，加入零序电压后有：0.5max(,,)11(0/6)1(0/6)1(/65/6)1(/65/6)1(5/63/2)1(5/63/2)1(3/22)1(3/22)rarararbrcrarcracrarbrabrarcracuuuuuuuwtuwtwtwtuuwtuwtuuwtuwt则：(13/2)(0/6)(/65/6)(13)(5/63/2)(13)(13/2)(3/22)rararaAuAwtAwtAuAwtAuAwt当/65/6wt时，rauA，达到满调制；在0rau时，max(31)rauA，此时直流电压利用率为：310.8662vvK。当23A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31/6A,23A,则此时的仿真图如图2所示。图231/6A,23A时的仿真图由图可见，当31/6A,23A，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2/31.15A，则此时的仿真图如图3所示。图32/31.15A时的仿真图由图可见，当2/31.15A，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23A，则此时的仿真图如图4所示。图423A时的仿真图由图可见，当23A，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Ud②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：2(/2)32iwtsrarbrcrarbrcAuuuuuuue，则初始相位为：0270程序流程图如图5所示。开始初始化Δt==Ts判断所在扇区根据所在扇区求出t1、t2、t0算出ta、tb、tc根据ta、tb、tc算出ura,urb,urc值作为输出值输出值和三角波进行比较作为控制信号控制开关YN图5程序流程图程序清单：#definepi3.1415staticintn=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ba2=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(a260)flag=1;elseif(a2120)flag=2;elseif(a2180)flag=3;elseif(a2240)flag=4;elseif(a2300)flag=5;elseflag=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07(111)V，000t，070tt，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：#definepi3.1415staticintn=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ba2=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(a260)flag=1;elseif(a2120)flag=2;elseif(a2180)flag=3;elseif(a2240)flag=4;elseif(a2300)flag=5;elseflag=6;/******根据所在扇区，计算时间*****