基于MATLAB的准Z源三电平逆变器：SVPWM与SPWM调制下的性能研究及仿真验证

基于MATLAB的准Z源三电平逆变器 MATLAB搭建的Z源三电平逆变器，电源电压为300V，升压比为2，上下直通状态输出的电压分别为300和600，电容电压为电源电压的1.5倍是450V，仿真与理论基本一致。有SVPWM调制和SPWM调制，同时加入了中性点平衡算法......

最近在捣鼓准Z源三电平逆变器的MATLAB仿真，发现这玩意儿真是个有意思的能量转换装置。传统逆变器的升压能力受限，而准Z源拓扑直接把电源电压从300V干到600V，这波操作就像给电路装了个能量弹簧，直通状态切换时能爆发出惊人的升压能力。

先说这个Z源网络搭建，关键参数得拿捏准。电源电压300V的情况下，电容电压飙到450V可不是随便设定的。这里有个小技巧，仿真时如果直接给电容初始电压设为450V，能省去漫长的充电过程。看这段参数设置代码：

matlab 复制代码

Vdc = 300; 
C1_initial = 450;  % 上电容初始电压
C2_initial = 450;  % 下电容初始电压
L1 = 1e-3;         % 电感参数
C1 = 2200e-6;      % 电容参数

这里电容初始值设成电源电压的1.5倍是经过理论推导的，实际调试时发现如果初始值偏差超过10%，仿真波形会出现明显的电压过冲。电感参数的选择也讲究，1mH的取值在开关频率10kHz时能有效抑制电流纹波。

调制策略方面，SPWM和SVPWM两种方式各有千秋。新手建议先用SPWM上手，代码结构更直观。这里有个SPWM调制的关键片段：

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carrier = sawtooth(2*pi*Fsw*t, 0.5);  % 载波生成
mod_wave = 0.8*sin(2*pi*50*t);        % 调制波
pwm_signal = (mod_wave > carrier);    % 比较生成PWM

调制比0.8的设置是考虑到三电平输出的特性，超过0.9会出现过调制失真。不过要玩转中性点电压平衡，还是得靠SVPWM。这里有个平衡算法的核心判断逻辑：

matlab 复制代码

if Vdc_upper > Vdc_lower * 1.05
    apply_negative_sequence();
elseif Vdc_lower > Vdc_upper * 1.05
    adjust_zero_vector();
end

这个5%的容差阈值是经过多次调试得出的，既能保证平衡效果，又不会引起开关频率的剧烈变化。实际跑仿真时发现，加入平衡算法后中点电压波动能从±20V降到±5V以内。

仿真结果验证阶段有个坑要注意：示波器的采样步长必须设置为仿真步长的整数倍。有次偷懒用了变步长求解器，结果出来的THD（总谐波失真）数据飘得亲妈都不认识。后来改用固定步长1e-6秒，波形立马老实了。

最后实测输出波形，在阻感负载下THD能控制在3%以内。不过当直通占空比超过0.3时，电感电流会出现明显的直流偏置，这时候得回头检查直通时间的分配策略。总体来说，这套模型验证了理论计算的升压特性，用来做教学演示或者预研项目绰绰有余。