三項(xiàng)電壓源型SPWM逆變器

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1、武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書摘要與整流相對應(yīng)，把直流電變成交流電稱為逆變。逆變電路根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路；直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路。本文通過利用MATLAB設(shè)計(jì)分析三相電壓源型逆變器PWM控制電路的方法,輸出電壓大小和波形的SPWM控制基本原理。給出了基于雙極性倍頻正弦脈沖寬度調(diào)制法的三相電壓源型逆變器的仿真實(shí)例，所謂調(diào)制法，即把希望輸出的波形作為調(diào)制信號，把接受調(diào)制的信號作為載波，通過信號波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了PWM技術(shù)。它使電

2、力電子裝置的性能大大提高，因此它在電力電子技術(shù)的發(fā)展史上占有十分重要的地位。PWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的成功應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。關(guān)鍵詞逆變MATLABSPWM武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書目錄摘要1概述11.1任務(wù)要求11.2逆變電路簡介11.3PWM簡介22方案設(shè)計(jì)32.1主電路分析32.2驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)53MATLAB仿真63.1三相SPWM波的產(chǎn)生63.2SPWM逆變器仿真83.3濾波器粗略分析114心得體會12參考文獻(xiàn)14武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書三相電壓源型SPWM逆變器的

3、設(shè)計(jì)1概述1.1任務(wù)要求設(shè)計(jì)一三相電壓源型SPWM逆變器電路，已知直流電源電壓為250V,輸出200V,50HZ；三相對稱RL負(fù)載（星形接法），其中R的值為2Ω、L的值為10mH。要求完成以下主要任務(wù)：（1）方案設(shè)計(jì)；（2）完成主電路的原理分析，各主要元器件的選擇；（3）驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)；（4）利用MATLAB仿真軟件建模并仿真，獲取輸出電壓電流波形，并對結(jié)果進(jìn)行分析。1.2逆變電路簡介與整流相對應(yīng)，把直流電變成交流電稱為逆變。當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，即交流側(cè)接有電源時(shí)，稱為有源逆變；當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載連接時(shí)，稱為無源逆變。又逆變電路根據(jù)直流側(cè)電源性

4、質(zhì)不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路；直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路；它們也分別被稱為電壓源型逆變電路和電流源型逆變電路。其中，電壓源型逆變電路有以下主要特點(diǎn)：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓源，直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗；由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同；當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。14武漢

5、理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書1.3PWM簡介PWM（PulseWidthModulation）控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要的波形。PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)是面積等效原理，即：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。下面分析如何用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波。把正弦半波分成N等分，就可以把正弦半波看成由N個彼此相連的脈沖序列所組成的波形。如果把這些脈沖序列用相同數(shù)量的等幅不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，

6、且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，就可得到圖1-1所示的脈沖序列，這就是PWM波形。像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱為SPWM波。SPWM方式控制波形可分為單極性和雙極性。圖1-1用PWM波代替正弦波OwtUd-Ud圖1-2單極性SPWM控制方式波形如圖1-2所示為單極性SPWM控制方式波形，即如果在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式。根據(jù)面積等效原理，不難得知SPWM還可等效為圖1-3中所示的PWM波，這種波

7、形稱為雙極性SPWM波形，即如果在正弦調(diào)制波半個周期內(nèi)，14武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負(fù)之間變化，叫做雙極性控制方式。OwtUd-Ud圖1-3雙極性SPWM控制方式波形2方案設(shè)計(jì)PWM逆變電路可分為電壓型和電流型兩種，目前實(shí)際應(yīng)用的幾乎都是電壓型電路，因此本節(jié)主要分析電壓型逆變電路的控制方法。要得到需要的PWM波形有兩種方法，分別是計(jì)算法和調(diào)制法。根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關(guān)器件的通斷，就可得到所需PWM波形，這種方

8、法稱為計(jì)算法。由于計(jì)算法較繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化。與計(jì)算法相對應(yīng)的是調(diào)制法，即把希望調(diào)制的波形作為調(diào)制信號，把接受調(diào)