三相無源電壓型spwm逆變器的構(gòu)建及其matlab仿真

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1、三相無源電壓型SPWM逆變器的構(gòu)建及其MATLAB仿真摘要：本文簡要介紹了三相無源電壓型SPWM輸出的逆變器的構(gòu)建和工作方式及其MATLAB仿真。關(guān)鍵詞：三相逆變器正弦脈寬調(diào)制(SPWM)技術(shù)MATLAB仿真Abstract:Thispaperintroducesbrieflytheconstructionof3-phaseinverterwhichoutputSPWMwaveandtheMATLAB-basedsimulation.Keyword:Three-phaseinverterSinusoidalPulseWidthModulationPowerelectronictechn

2、ology1逆變器1.1逆變器的概念逆變器也稱逆變電源，是一種可將直流電變換為一定頻率下交流電的裝置。相對于整流器將交流電轉(zhuǎn)換為固定電壓下的直流電而言，逆變器可把直流電變換成頻率、電壓固定或可調(diào)的交流電，稱為DC-AC變換。這是與整流相反的變換，因而稱為逆變。[1]1.2逆變器涉及的技術(shù)逆變器的構(gòu)建應(yīng)用了電力電子學(xué)科中的很多關(guān)鍵技術(shù)。電路中電流的可控流通斷開的過程中應(yīng)用了多種可控硅類型的電力電子器件；開關(guān)的控制過程應(yīng)用了基于微處理器的現(xiàn)代控制技術(shù)；對于正弦波形的仿制過程應(yīng)用了正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）技術(shù)等等。1.3逆變器的分類現(xiàn)代逆變技術(shù)的種類很多，可以按照不同的形式進(jìn)行分類。其主要

3、的分類方式如下：1)按逆變器輸出的相數(shù)，可分為單相逆變、三相逆變和多相逆變。2)按逆變器輸出能量的去向，可分為有源逆變和無源逆變。3)按逆變主電路的形式，可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式逆變。4)按逆變主開關(guān)器件的類型，可分為晶閘管逆變、晶體管逆變、場效應(yīng)管逆變等等。5)按輸出穩(wěn)定的參量，可分為電壓型逆變和電流型逆變。1)按輸出電壓或電流的波形，可分為正弦波輸出逆變和非正弦波輸出逆變。2)按控制方式，可分為調(diào)頻式(PFM)逆變和調(diào)脈寬式(PWM)逆變。[2]2三相逆變電路三相逆變電路，是將直流電轉(zhuǎn)換為頻率相同、振幅相等、相位依次互差為120°交流電的一種逆變網(wǎng)絡(luò)。圖1三相逆變電路日

4、常生活中使用的電源大都為單相交流電，而在工業(yè)生產(chǎn)中，由于諸多電力能量特殊要求的電氣設(shè)備均需要使用三相交流電，例如三相電動(dòng)機(jī)。隨著科技的日新月異，很多設(shè)備業(yè)已小型化，許多原來工廠中使用的大型三相電氣設(shè)備都被改進(jìn)為體積小、耗能低且便于攜帶的小型設(shè)備。盡管這些設(shè)備外形發(fā)生了很大的變化，其使用的電源類型——三相交流電卻始終無法被取代。在一些條件苛刻的環(huán)境下，電力的儲能形式可能只有直流電，如若在這樣的環(huán)境下使用三相交流電設(shè)備，就要求將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟ㄒ蟮娜嘟涣麟娨怨┦褂谩＿@就催生了三相逆變器的產(chǎn)生。2.1電壓型三相逆變電路電壓型逆變電路是指直流側(cè)采用電壓源的逆變電路，直流側(cè)的電源能夠提供幅值

5、穩(wěn)定不變的直流電。[2]圖1是一個(gè)電壓型逆變電路原理圖。為直流側(cè)電壓源，兩側(cè)各加一個(gè)電容用來穩(wěn)定電壓。、、分別為ABC三相的控制開關(guān)。通過對三個(gè)開關(guān)的控制，便可以實(shí)現(xiàn)直流——交流（DC—AC）的轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)設(shè)一個(gè)周期時(shí)間為t，將一個(gè)周期時(shí)間以、、、、、、六個(gè)時(shí)刻均分為六段。對應(yīng)零時(shí)刻，O點(diǎn)為等效接地點(diǎn)。圖2圖1所示三相逆變電路進(jìn)行特定開關(guān)控制后的波形圖如圖1所示電路中按以下方式進(jìn)行控制：時(shí)刻：開關(guān)閉合，斷開。A處電壓變?yōu)?。時(shí)刻：開關(guān)關(guān)閉，打開。C處電壓變?yōu)?。時(shí)刻：開關(guān)閉合，斷開。B處電壓變?yōu)?。時(shí)刻：開關(guān)關(guān)閉，打開。A處電壓變?yōu)?。時(shí)刻：開關(guān)閉合，斷開。C處電壓變?yōu)?。時(shí)刻：開關(guān)關(guān)閉，打開。B處

6、電壓變?yōu)椤Ｏ乱恢芷诘臅r(shí)刻：開關(guān)閉合，斷開。A處電壓變?yōu)?。隨后每個(gè)周期各個(gè)開關(guān)都一次按上述規(guī)律閉合斷開，即可得到相位互差120°的三相交流電。但其波形還是分段周期內(nèi)的等電壓幅值電。其波形如圖2所示。圖3A相開關(guān)同時(shí)閉合時(shí)的電路圖由于開關(guān)的控制并不是理想的那么精密，在同一相的兩個(gè)正負(fù)開關(guān)在各自閉合斷開的瞬間有可能同時(shí)斷開或同時(shí)閉合。若同時(shí)閉合，如Error!Referencesourcenotfound.所示，直流側(cè)電壓源短路發(fā)生危險(xiǎn)。因此，為保證兩開關(guān)在斷開閉合時(shí)不會發(fā)生重疊，在同時(shí)開關(guān)閉合瞬間改為一段死區(qū)時(shí)間，即兩開關(guān)首先同時(shí)關(guān)閉一段時(shí)間，而后其中一個(gè)開關(guān)再進(jìn)行下一步閉合動(dòng)作。時(shí)間內(nèi)，

7、正負(fù)開關(guān)均斷開，而后再打開其中一個(gè)，保證了交替過程中不會有同時(shí)打開的可能。的具體時(shí)間長短則要根據(jù)實(shí)際中使用的器件性能參數(shù)予以確定。加入死區(qū)后的三相電路波形如圖4加入死區(qū)后的波形圖所示。圖4加入死區(qū)后的波形圖2.1接入負(fù)載的三相逆變電路如圖5所示接入負(fù)載的三相逆變電路。圖5接入星形三相負(fù)載的三相逆變電路、、分別為ABC三相的負(fù)載阻抗。根據(jù)不同的性質(zhì)，可分為電阻性阻抗、電容性阻抗和電感性阻抗。其中，感性負(fù)載與容性負(fù)載的電流相位和電壓相位是不同相的。