基于Simulink的三相SPWM逆變器的建模與仿真.doc

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1、基于Matlab/Simulink的三相SPWM逆變器的建模與仿真姓名：**（班級(jí)：**）【摘要】隨著電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，PWM技術(shù)得到了迅速發(fā)展，SPWM正弦脈寬調(diào)制法這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，具有開(kāi)關(guān)頻率固定，控制和調(diào)節(jié)性能好，能消除諧波使輸出電壓只含有固定頻率的高次諧波分量，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等一系列有點(diǎn)，是一種比較好的波形改善法。它的出現(xiàn)為中小型逆變器的發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用。SPWM技術(shù)成為目前應(yīng)用最為廣泛的逆變用PWM技術(shù)。因此，研究SPWM逆變器的基本工作原理和作用特性意

2、義十分重大。本文主要通過(guò)對(duì)三相SPWM逆變器的Matlab/Simulink建模與仿真，研究逆變電路的輸入輸出及其特性，以及一些參數(shù)的選擇設(shè)置方法。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。關(guān)鍵詞：SPWM三相逆變器Mmatlab/Simulink建模與仿真1．三相電壓型橋式逆變電路該電路采用雙極性控制方式，U、V和W三相的PWM控制通常公用一個(gè)三角載

3、波，三相的調(diào)制信號(hào)、和一次相差120°。U、V和W各相功率開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以U相為例來(lái)說(shuō)明。當(dāng)>時(shí)，給上橋臂以導(dǎo)通信號(hào)，給下橋臂以關(guān)斷信號(hào)，則U相相對(duì)于直流電源假想中點(diǎn)的輸出電壓。當(dāng)<時(shí)，給以導(dǎo)通信號(hào)，給以關(guān)斷信號(hào)，則。和的驅(qū)動(dòng)信號(hào)始終是互補(bǔ)的。當(dāng)給（）加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是（）導(dǎo)通，也可能是二極管（）續(xù)流導(dǎo)通，這要由阻感負(fù)載中電流的方向來(lái)決定。V相和W相的控制方式都和U相相同。圖1三相橋式逆變電路原理圖2.SPWM逆變器的工作原理PWM的全稱是PulseWidthModulation（脈沖寬度調(diào)制），它是

4、通過(guò)改變方波的占空比來(lái)改變等效的輸出電壓。廣泛的應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)調(diào)速和閥門(mén)控制，比如我們現(xiàn)在的電動(dòng)車電機(jī)調(diào)速就是使用這種方式。所謂的SPWM，就是在PWM的基礎(chǔ)上改變了調(diào)制脈沖方式，脈沖寬度時(shí)間占空比按正弦規(guī)律排列，這樣的輸出波形經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波就可以得到正弦波輸出。它廣泛的應(yīng)用于直流交流逆變器等，比如高級(jí)一些的UPS就是一個(gè)例子。三相SPWM是使用SPWM模擬市電的三相輸出，在變頻器領(lǐng)域被廣泛的采用。由于期望的逆變器輸出是一個(gè)正弦電壓波形，可以把一個(gè)正弦半波分作N等分。然后把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用個(gè)與

5、此面積相等的等高矩形脈沖來(lái)代替，矩形脈沖的中點(diǎn)與正弦波每一等分的中點(diǎn)重合。這樣，由N個(gè)等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形為正弦的半周等效。同樣，正弦波的負(fù)半周也可用相同的方法來(lái)等效。這一系列脈沖波形就是所期望的逆變器輸出SPWM波形。由于各脈沖的幅值相等，所以逆變器可由恒定的直流電源供電，也就是說(shuō)，這種交一直一交變頻器中的整流器采用不可控的二極管整流器就可以了。逆變器輸出脈沖的幅值就是整流器的輸出電壓。當(dāng)逆變器各開(kāi)關(guān)器件都是在理想狀態(tài)下工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)開(kāi)關(guān)器件的信號(hào)也應(yīng)為與形狀相似的一系列脈沖波形，這是很容易推斷出來(lái)

6、的。3.三相電壓源SPWM逆變器的建模與仿真3.1三相電壓源SPWM逆變器的建模圖2SPWM逆變器的仿真模型3.2仿真模型中主要模塊的提取路徑多功能橋式整流電路UniversalBridgeSimulink/SimPoweSystem/PowerElectronics/UniversalBridge脈寬調(diào)制PWM脈沖發(fā)生器Simulink/SimPoweSystem/ExtraLibrary/ControlBlocks/PWMGenerator有效測(cè)量模塊RMSSimulink/SimPoweSystem/Meas

7、urements/ContinuousMeasuremants/RMS3.3主要參數(shù)設(shè)置3.3.1PWMGenerator的參數(shù)設(shè)置圖33.3.2UniversalBridge的參數(shù)設(shè)置圖43.3.3萬(wàn)用表MultimeterMultimeter其參數(shù)設(shè)置如圖5所示：圖5Multimeter1其參數(shù)設(shè)置如下：圖6Multimeter2的參數(shù)設(shè)置同Multimeter1設(shè)置。3.3.4其它參數(shù)設(shè)置有效值測(cè)量模塊RMS設(shè)置其參數(shù)Fundamentalfrequency（Hz）為50電壓設(shè)置為220阻感性負(fù)載R=2，L=

8、0.01.三負(fù)載設(shè)置相同。3.4仿真結(jié)果下面是輸出交流f=50Hz調(diào)制度m=0.8時(shí)的仿真曲線圖7逆變器的輸出電壓波形圖8逆變器輸出電流波形圖9A相阻感性負(fù)載電流的有效值4.總結(jié)通過(guò)這次仿真的確收獲了很多，感覺(jué)自己對(duì)于電力電子技術(shù)這門(mén)課程有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。因?yàn)榘哑綍r(shí)所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐真的會(huì)遇到很多問(wèn)題，當(dāng)然也會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多樂(lè)趣在其中?？梢哉f(shuō)整個(gè)設(shè)計(jì)中最麻煩