基于Matlab的三电平逆变器SVPWM算法设计.doc

基于 Matlab 的三电平逆变器 SVPWM 算法设计 在高压场合，两电平逆变器多运用于中高压场合，但是在开关频率较低的情况下，将会出现系统效率低、能量传输困难等一系列问题。因此，人们考虑从改进逆变器自身拓扑结构入手来解决这些问题，从而产生了多电平（输出电压电平数大于等于 3）逆变器。这种逆变器不需要升降压变压器，也不需要均压电路，通过增加输出电压的电平数，使得输出波形更接近正弦波形，谐波含量更低，可以解决两电平逆变器所存在的问题。 三电平逆变器是多电平逆变器的最基本结构。它不但结构简单，应用广泛，而且控制策略也比较简单，是分析研究多电平逆变器的基础，其它多电平逆变器均是以三电平逆变器作为基本单元，按类似的拓扑结构拓展而成。总的说来，三电平逆变器的基本拓扑结构包括二极管箝位式、飞跃电容式、带分离直流电源串联式。三电平逆变器的各种拓扑结构都有一些共同优点，比如它们都适合大容量、高电压变频场合，由于开关器件在较低的工作频率下可以获得较好的波形，因此开关损耗低，效率高，电路的电磁干扰（EMI）问题大大减轻等。 二极管箝位式逆变器是由长冈科技大学学者 Nabae 等人于 1980 年提出，是提出最早也是研究最为广泛的三电平逆变器，又称中点钳位式逆变器（NPC Three-Level Inverter），它以跨接在每相桥臂上的两个串联的二极管钳位。以 n 电平为例，该拓扑每相需要开关器件 2*(n-1) 个，直流分压电容 n-1 个，钳位二极管数目为 2* (n-2 )个，每 2 个串联后分别跨接在正负半桥臂对应开关器件之间即可。相对于两电平逆变电路而言，优势明显：开关管上的电压应力只有直流母线电压值的一半；开关动作一次的 dv/dt 只有两电平的 1/2，EMI 问题大大减轻；电路输出电压谐波含量大大减少，波形质量提高。 PWM 控制技术是高性能电力电子系统的共用及核心技术，它是利用半导体器件的开通和关断把直流电压变成一定形状的电压脉冲序列，以实现变频、变压并有效地控制和消除谐波的一种技术。三电平逆变器 PWM 技术主要对两方面的目标进行控制。其中一个是输出电压，另一个是电流。输出电压控制是为了实现电压的稳定和可靠；电流控制是为了实现电流的稳定和可靠。 在 Matlab 中，SVPWM 算法是一种常用的 PWM 控制技术。它可以生成三电平逆变器的 PWM 信号，并使输出电压和电流达到预期的性能。SVPWM 算法可以分为两个部分：第一部分是确定 PWM 载波的频率和幅值；第二部分是生成 PWM 信号。确定 PWM 载波的频率和幅值是根据输出电压和电流的要求来确定的。生成 PWM 信号是根据载波的频率和幅值来生成PWM 信号的。 在 Matlab 中，SVPWM 算法可以使用 Matlab 的 Simulink 工具来实现。Simulink 是 Matlab 的一个图形用户界面，可以用来模拟和设计系统。使用 Simulink，可以快速搭建 SVPWM 算法模型，并对其进行仿真和优化。 此外，Matlab 还提供了许多有用的工具和函数，可以用来实现 SVPWM 算法。例如，Matlab 的 Pulse Width Modulation toolkit 提供了许多有用的函数，可以用来生成 PWM 信号。Matlab 的 Control System toolbox 提供了许多有用的函数，可以用来设计和优化控制系统。 基于 Matlab 的三电平逆变器 SVPWM 算法设计是实现高性能电力电子系统的重要技术。通过使用 Matlab 的 Simulink 工具和 Pulse Width Modulation toolkit，可以快速搭建 SVPWM 算法模型，并对其进行仿真和优化。