DCAC逆变器的SVPWM调制新算法的研究.docx

DCAC逆变器的SVPWM调制新算法的研究
DCAC逆变器的SVPWM调制新算法的研究
摘要：在直流至交流(Amplification)逆变器系统中，SVPWM矢量调制算法以其高性能的调制特性和对负载变化的适应性广泛运用于各个领域。本文针对已有的SVPWM算法存在的问题，对其进行改进，提出一种基于三角形分段的动态调制算法。结合数学计算和MATLAB仿真，在模拟数据和实际应用中，对该算法进行验证，仿真结果表明，该算法具有较高的性能和可靠性，适用于不同负载条件下的直流至交流逆变器控制系统。
关键词：逆变器、SVPWM调制算法、跨零向量、动态调制算法、MATLAB仿真
引言
逆变器是将直流电转变为交流电的装置，它的应用领域涉及到了能源、电力、电子通讯及制造等多个领域。随着科技的发展和物联网技术的不断提升，逆变器在新能源领域、物联网领域、智能电网领域都有着广泛的应用。其中，逆变器系统在交流驱动技术的应用中，以其运行可靠、控制稳定，对不同负载适应性强等优点而被广泛应用。而在逆变器系统中，SVPWM调制算法以其优异的调制性能，适应性强的特点被广泛运用。
在现有的SVPWM调制算法中，存在一些不足和问题，例如：调制点单一、调制波形不平滑、负载变化后无法实时调整等问题。这些问题都给系统的控制和运行带来了一定的困难和不便，导致系统的性能和控制效果不如人意。为此，本文研究了一种基于三角形分段的动态调制算法，以提高逆变器系统的控制和运行效果。
SVPWM调制算法的基本原理
SVPWM调制算法是一种针对三相逆变器的调制算法，其基本原理是将直接输出的静态功率设备加入四个通过空间矢量合成生成的三相电压向量所构成的非常量空间矢量图中，计算出实际输出电压的矢量和输出电流的矢量的夹角，然后通过控制空间矢量图的三个角平分正三角矢量，把之间的跨零向量均匀分为六段，最终得到一组逆变器输出电压的PWM脉冲波形，如图1所示。
[图1SVPWM调制原理图]
在SVPWM调制算法中，空间矢量图的构建和跨零向量的合理分段是关键。针对系统应用和不同的负载条件，SVPWM算法可以有多种变化和优化。本文提出的基于三角形分段的动态调制算法是对原有算法的改进和优化。
基于三角形分段的动态调制算法
针对现有SVPWM调制算法中的问题，本文提出了一种基于三角形分段的动态调制算法，该算法的思路是：将跨零向量通过动态分段的方式进行处理，通过对任意一个角度的三角形分段，可以得到对应的跨零向量数，并通过组合这些数值，实现电压输出波形的平滑。该算法的具体实现步骤如下：
-预处理跨零向量：在空间矢量图中，以120度角作为基准，将0度角和240度角的跨零向量交叉处理。
-动态分段跨零向量：根据三角形的内角分割原理，将三角形的内角分为9等份，用多边形连线的方式构建跨零向量的等分线段，得到8段等长跨零向量。
-循环选择跨零向量：将8段跨零向量和跨零向量的长度按顺序存储在数组中，在生成PWM波形时，循环调用该数组中的跨零向量，逐个实现动态调制。
算法验证和仿真
为了验证所提出的基于三角形分段的动态调制算法的可行性和有效性，我们以MATLAB作为仿真平台，通过建立一个1500W逆变器控制系统的仿真模型进行计算和分析。
模型参数：电源电压Vdc=72V，电感L=120uH，电容C=2000uF，载荷电阻R=1.26Ω。
仿真结果如图2所示，图中的红色线为所提出的动态调制算法的PWM输出波形，绿色线为传统的SVPWM算法的PWM输出波形。可以看出，通过动态调制，所提出的算法生成的PWM波形更加平滑，调制点更加分散，幅度较高，与实际电压更加接近。相比之下，传统的SVPWM算法在负载变化时表现不如前者。
[图2基于三角形分段的动态调制算法和传统SVPWM算法的PWM波形对比]
结论
本文针对目前SVPWM调制算法存在的一系列问题，提出了一种基于三角形分段的动态调制算法。与传统的SVPWM调制算法相比，该算法在跨零向量的分割和处理上具有更高的扩展性和自适应性，能够更好地应对复杂负载的变化。通过验证和仿真，结果表明，该算法具有很高的有效性和可靠性，适用于不同负载条件下的直流至交流逆变控制系统。
参考文献
[1]苏阳.基于SVPWM调制的PWM逆变器控制技术.科技信息,2013,10:246-247.
[2]赵明阳.基于SVPWM的逆变器系统控制方法研究.机电工程与自动化,2015,37(1):97-100.
[3]王保强,程慧.基于SVPWM矢量控制的永磁同步电机转矩控制.机械设计与制造工程,2013,42(4):197-200.
[4]王思宇.基于三角形分段的动态调制算法研究.电气工程,2016,11:41-44.