【原】SVPWM逆变器谐波数值分析

福州大学电气工程与自动化学院的研究人员陈招兵、王榕生，在2018年第3期《电气技术》杂志上撰文，对SVPWM输出电压谐波作了数值分析，研究了在全电压范围内谐波分布情况，数值大小以及随调制度M的变化趋势，并与SPWM进行对比，结果表明SVPWM的谐波分量相对较多，在全电压范围内与同次的SPWM谐波分量在数值及变化特征方面均有不同。

在相同载波比N条件下，M<0.35时，SVPWM的电流畸变率ITHD值较大，当调制度M≥0.35时SVPWM的ITHD值低于SPWM。搭建了TMS320F2812的DSP为控制核心的硬件实验平台，所得SVPWM谐波实测结果与计算值相吻合，为客观评估SVPWM技术性能及消除谐波提供了依据。

电压空间矢量SVPWM（Space Vector PWM）是一种优化的PWM方法,它是通过三相功率逆变器的六个功率开关管组成的特定开关状态从而产生脉宽调制波形。

与SPWM（Sinusoid PWM）相比较，SVPWM谐波小，性能优，使得电动机转矩脉动有所降低，旋转磁场更逼近圆形，较SPWM的直流电压利用率有所提高，且有利于实现数字化。然而不管什么样的PWM控制，都会有谐波的存在，但目前对SVPWM的谐波分析大多停留在理论上[1-7]。

文献[1-3]通过变换开关顺序方法来减少偶次谐波，用仿真证明该方法的有效性。文献[4]通过仿真研究了三种主要逼近方法下的SVPWM谐波分布情况，根据三种不同方案下产生谐波的影响程度，择其优者来阐述谐波。文献[5]则是完全根据SIMULINK对SVPWM谐波进行分析。文献[6-7]模拟SPWM自然采样法得到SVPWM的隐含调制波，采用贝塞尔函数对隐含调制波进行二维傅里叶分解得到谐波表达式，从表达式分析基波与谐波。

上述研究都缺乏实际的数值分析，因此难以直观看出谐波的影响程度和变化特征，因此本文针对SVPWM逆变器输出电压谐波展开全电压范围的数值计算与分析，将所得结果与SPWM进行对比，结论表明在调制度M≥0.35的范围，SVPWM谐波影响程度较SPWM小，但有影响的谐波次数较SPWM多，电流畸变率ITHD（Total HarmonicCurrent Distortion）值优于SPWM。

图 9 SVPWM实验图与计算图对比

1 SVPWM逆变器谐波分析（略）

2 SVPWM与SPWM谐波对比分析（略）

3 实验验证（略）

4 结束语

（1）SVPWM技术因其固有的属性，线电压含有偶次谐波。但偶次谐波次数较高，幅值较小，因此对电机造成的影响很小。

（2）SVPWM的谐波分布较SPWM丰富，但是SVPWM影响最大的N±2等次明显低于SPWM的同次谐波，这是SVPWM总体谐波影响低于SPWM的主因。

（3）SVPWM与SPWM的ITHD值在相同载波比条件下具有明确对比关系，即M≥0.35时SVPWM的ITHD值小于SPWM，其优势随着M增大而扩大；而在M<0.35时，SVPWM的ITHD值大于SPWM。因此SVPWM能在更大的M区间体现出优势。

（4）通过实验测出的SVPWM逆变器输出电压基波与各次谐波值与MATLAB计算值进行比较，二者吻合良好。证实了SVPWM谐波数值分析方法的正确性。