(完整版)三相逆变器SPWM的仿真

1、目录一 摘要2二 三项逆变器 SPWM 调制原理2三 SPWM 逆变电路及其控制方法23.1SPWM 包括单极性和双极性两种调制方法23.2 调制法33.3 特定谐波消去法4四 三相桥式逆变器SPWM 调制的仿真型54.1SUBSYSTEM 封装模块64.2SUBSYSTEM1 封装模块7五 三相桥式逆变器SPWM 调制的仿真波形7六频谱分析146.1 对相电压 UN 、VN 、WN 输出电压进行谐波分析146.2 对负载的线电压UUV 、UVW 、 UWU 的输出波形进行谐波分析166.3 负载 VN 的相电压 UN 、 VN 、 WN 输出波形进行谐波分析17七结 语19八 参考文献191

2、三相逆变器双极性SPWM 调制技术的仿真一摘要：在电力电子技术中，PWM （ Pulse Width Modulation ）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。本论文以三相逆变器双极性SPWM 调制技术的仿真为例，通过运用了Matlab/Simulink和 Power System Block(PSB)电力系统模块集工具箱仿真环境，对电路进行建模、计算和仿真分析。通过调节载波比N ，用示波器观看输出波形的改变。另外，采用 subplot 作出相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形以及频谱图，并加以分析。关键词

3、： PWM三相逆变器载波比 N示波器仿真波形二 三相逆变器 SPWM 调制原理在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时， 其效果基本相同。图 1 中各个形状的窄脉冲在作用到逆变器中电力电子器件时，其效果是相同的，是指环节的输出响应波形基本相同。重要理论基础面积等效原理a)矩形脉冲b)三角脉冲c)正弦半波脉冲d)单位脉冲函图 1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲三 SPWM 逆变电路及其控制方法3.1 SPWM 包括单极性和双极性两种调制方法（ 1）如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的 SPWM 波也只处于一个极性

4、的范围内，叫做单极性控制方式。2（2）如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则 SPWM 波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式。图 2 双极性 PWM 控制方式其中： 载波比 载波频率fc 与调制信号频率fr 之比 N，既N = fc / fr调制度调制波幅值Ar 与载波幅值Ac 之比，即Ma Ar/Ac同步调制 N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。? 基本同步调制方式， fr 变化时 N 不变，信号波一周期内输出脉冲数固定；?三相电路中公用一个三角波载波，且取N 为 3 的整数倍，使三相输出对称；?为使一相的PWM 波正负半周镜对称，N 应取奇数；? f

5、r 很低时， fc 也很低，由调制带来的谐波不易滤除；? fr 很高时， fc 会过高，使开关器件难以承受。异步调制 * 载波信号和调制信号不同步的调制方式。?通常保持fc 固定不变，当fr 变化时，载波比N 是变化的；? 在信号波的半周期内， PWM 波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4 周期的脉冲也不对称；? 当 fr 较低时， N 较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小；?当fr增高时， N 减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大。3.2 调制法1）单相桥式SPWM 逆变电路调制法设负载为阻感负载，工作时V1 和

6、 V2 通断互补， V3 和 V4 通断也互补。以uo 正半周，让 V1 通， V2 断， V3 和 V4 交替通断。由于负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。负载电流为正的区间，V1 和 V4 导通时， uo 等于 Ud 。V4关断时，负载电流通过V1 和 VD3 续流， uo=0负载电流为负的区间，V1 和 V4 仍导通， io 为负，实际上io 从 VD1 和 VD4 流过，仍有uo=U d 。 V4 关断 V3 开通后， io 从 V3 和 VD1 续流， uo=0。3uo 总可得到 Ud 和零两种电平。 uo 负半周， 让 V2 保持通， V1 保持断，

7、 V3 和 V4 交替通断， uo 可得 -Ud 和零两种电平。图 3 三相桥式 PWM 型逆变电路2） U 、 V 、 W 三相的 PWM 控制是通常公用一个三角波Uc，三相的调制信号 Uru 、Urv 、Urw 依次相差120。U 、V 、W 各相功率开关器件的控制规律相同，现以 U 相为例来分析。当 UruUc 时，给桥臂 V1 以导通的信号，给下桥臂 V4以关断的信号，则 U 相相对于直流电源假想中点N的输出电压 UN =Ud/2 。当 Uru=UProductRelationalOperator20.88ConstantRepeatingSequence=VProduct1Relat

8、ionalOperator1=WProduct2RelationalOperator1Out1NOT2Out2LogicalOperator3Out34Out4NOT5Out5LogicalOperator16Out6NOT7LogicalOut7Operator2脉冲电路参数设置为：载波比N=9-21，取 N=16 设置三角波时间0 6.25e-4 1.25e-3 幅值 -1 1 -1,Ma=0.8-0.95, 取 Ma=0.88 ，单相调制信号波 U, V, W 依次相差 120电角度。 w 取 100*pi, U、 V 、W取角度分别取 0、2/3*pi 、4/3*pi 。E1=E2=1

9、50V 。64.2SUBSYSTEM1封装模块In21gCV1E1mE1ConnNOut11In32E2gCV4mEOut44In43In64gCgCVD1V3VD3V5mEmEOut33Out55In56In75gCgCV6VD6V2VD4mEmEOut66Out22VD5Conn12Conn23Conn34VD2E1=E2=150V4.3 调制波电路分析4.3.1 单相双极性SPWM 调制原理图U=NOT1ProductOut2RelationalLogicalOperator2Operator0.882ConstantRepeatingOut3Sequence当 0.88Ur=Uc 时，

10、输出 Out3 当 0.88Ur=NOT1UProductOut2RelationalLogicalOperator2Operator0.88Constant2Out3RepeatingSequence3Out4=NOT4Product1VOut5RelationalLogicalOperator1Operator15Out6W=NOT6Product2Out7RelationalLogicalOperatorOperator2原理同上比较得出， 当 0.88Ur=Uc 时，输出 Out3 ；当 0.88Ur=Uc 时,输出 Out4; 当 0.88Vr=Uc, 时，输出 Out6, 当 0.

11、88WrWr,所以 SPWM波形中所含的主要谐波的频率要比基波频率高的多， 是很容易滤除的。 载波频率越高， SPWM波形谐波频率就越高，所需滤波器的体积越小。另外，一般的滤波器都有带宽，如按载波频率设计滤波器，载波附近的谐波也可滤除。七 结 语通过以上的仿真过程分析，可以得到下列结论：（1）与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。（2 ）载波频率越高， SPWM波形中谐波频率就越高。所需滤波器的体积就越小。一般在输出电压半周期内，器件通、断各 k 次，考虑到 PWM 波四分之一周期对称，k 个开关时刻可控，除用一个自由度控制基波幅值外，可消去 k1 个频率的特定谐波。（3）三相桥式 PWM 型逆变电路采用双极性控制方式比较可行， 且操作简单。 再依次验证了PWM 控制技术在逆变电路中有着十分重要的意义。让自己学到挺多认识更深，更了解Simulink 。通过学习对CAD 的认识更深，能够更好的运用仿真软件， 以后可以更好的运