空间矢量PWM过调制策略详解与仿真应用

本文主要探讨了空间矢量PWM（Space-vector Pulse Width Modulation，SVPWM）过调制策略的理论分析与仿真。空间矢量PWM是一种常用的电力电子技术，它通过将三相交流电压转换成具有空间矢量表示的脉冲宽度调制信号，以实现高效率和良好的逆变器性能。 作者王琰和程善美基于华中科技大学的研究背景，首先介绍了空间矢量PWM的基本原理，强调了其在电动机驱动系统中的重要性，尤其是在感应电机的电压矢量控制（V/f control）中。过调制策略的核心在于如何有效地利用逆变器的功率器件，提高电压利用率，从而优化系统的性能。 文章将调制比（modulation index, MI）作为划分标准，将SVPWM控制策略分为三个区域：线性调制区、过调制模式I（mode É）和过调制模式II（mode Ê）。在这两个过调制模式中，重点是理论上的深入剖析，特别是通过对参考角（reference angle, αr）和保持角（holding angle, αh）的推导。作者采用了傅立叶级数展开式的方法来计算在过调制模式下这两个关键参数的计算方法，这有助于理解非正弦波形的形成及其对逆变器性能的影响。 接下来，研究者将这种过调制策略应用到MATLAB Simulink仿真实验平台中，具体模拟了感应电机的V/f控制情况。通过对比不同调制模式下的调制波形、相电压输出波形和电流波形，直观展示了过调制策略的实际效果。此外，还利用快速傅立叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）对输出电压的谐波成分进行了深入分析，评估了过调制策略对于抑制谐波、改善电能质量的作用。 本文提供了一种实用的空间矢量PWM过调制策略，不仅理论分析严谨，而且结合实际仿真验证了其在提高系统效率和减少谐波方面的有效性。这对于电力电子领域的工程师和研究人员来说，是一篇重要的参考文献，有助于他们优化逆变器设计和电机控制算法。