基于Matlab的单相双极性spwm逆变电路仿真报告

基于Matlab的单相双极性spwm逆变电路仿真报告

单相双极性SPWM桥式逆变电路实验报告

学院：电气与电子工程 班级：xxxxx 姓名：xx

一、理论介绍

SPWM控制技术是逆变电路中应用最为广泛的PWM型逆变电路技

术。对SPWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变器控制所需的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和SPWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK模块对电路进行了仿真，给出了最终仿真波形。SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法. 前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:

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. （此处采用等面积法）

SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值.

二、主电路设计分析

根据设计要求，采用单相全桥PWM逆变电路，工作方式为单极

性PWM方式，开关器件选用IGBT，直流电源电压为200V,电阻电感负载。设计主电路图如图一所示。

图一 单相桥式PWM逆变电路

分析： a、主电路

采用IGBT作为开关器件的单相桥式电压型逆变电路。采用负载

为阻感负载，工作时V1和V2的通断状态互补，V3和V4的通断状态也互补。在输出电压u0的正半周，让V1保持通态，V2保持断态，V3和V4交替通断。

当uco>utri，且-uco当uco>utri，且-uco当-uco>utri，使VTB-断开，触发VTB+，由于是感性负载，电流不能突变，因此负载电流经VTA+和VDB+续流，使VTB+不能导通，uo=0，同时电流下降；直至下一个周期触发VTA+和VTB-导通。由此循环往复周期性的工作。 b、调制电路的产生控制原理

根据面积等效原理，可产生双极性PWM波

图二 双极性PWM控制方式波形

双极性PWM控制方式：在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平。同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。当ur >uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号。如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通， uo=Ud 。当ur0，VD2和VD3通，uo=-Ud 。这样就得到图二所示的双极性的SPWM波形。

三、仿真模型的建立及各模块参数设置

3.1、双极性PWM控制发生电路模型图如图a所示。

t

图a 双极性PWM逆变器触发脉冲发生电路

为了得到PWM输出电压，可以采用将期望输出的电压波形（称为调制波）与载波信号（通常为三角波或锯齿波）相比较，即用调制波对载波进行调制，然后用比较产生的信号去控制电力电子器件的开通与关断，可以得到所需的PWM控制发生电路。

参数设置如下：

3.2、负载参数及IGBT参数设置

3.3、仿真模块参数设置

四、 仿真结果分析

双极性PWM方式，直流电压200V，电阻负载，电阻10欧姆，电感10mH

a、载波频率fc=500HZ,调制信号频率fr=50HZ。将调制度ma设置为0.5（Asin=100v,Ac=200v).

仿真图见附图：图一 单相双极性SPWM桥式逆变电路仿真

b、双极性PWM方式下的单相桥式逆变电路仿真，fc=2000HZ,fr=50HZ,m=0.5.

c、双极性PWM方式下的单相桥式逆变电路仿真，fc=2000HZ,fr=50HZ,m=0.8

c、双极性PWM方式下的单相桥式逆变电路仿真，fc=500HZ,fr=50HZ,m=0.8

由上图结果分析可得：改变调制比m和载波比N，可改变输出电压和电流的谐波分量，如增大m和n有可能有效减小输出电压和电流的谐波分量。

六 心得总结

本次实验要掌握的知识面较多，遇到的小问题也很多，不断在操

作过程中发现漏洞，查找很多的资料，很欣慰最后问题大部分都可以解决。

通过对单相双极性SPWM逆变的计算机仿真，让我初步掌握FFT分析的基本做法，熟悉了Simulink工作环境，基本操作，仿真模型，仿真模型的子系统，重要模块库，加深了对电路原理的理解以及绘图技能。

不过此次实验做得是单相双极性的逆变，相对于单极性及三相逆变来说是最简单的一个，相信做好这步是走好下步的基础。希望在以后的学习，自己能继续前进。

附主仿真图及程序代码：subplot(4,1,1) plot(A.time,A.signals(1).values) hold on

subplot(4,1,1)

plot(A.time,A.signals(2).values) subplot(4,1,2)

plot(A.time,A.signals(3).values) subplot(4,1,3)

plot(A.time,A.signals(4).values) subplot(4,1,4)

plot(A.time,A.signals(5).values) hold on

subplot(4,1,4)

plot(A.time,A.signals(2).values)