單相和三相逆變器SPWM調(diào)制技術的仿真與分析

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1、目錄1.引言-1-2.PWM控制的基本原理-1-3.PWM逆變電路及其控制方法-2-4.電路仿真及分析-3-4.1雙極性SPWM波形的產(chǎn)生-3-4.2三相SPWM波形的產(chǎn)生-5-4.3雙極性SPWM控制方式單相橋式逆變電路仿真及分析-6-5.雙極性SPWM控制方式的單相橋式逆變電路和三相逆變電路比較分析-11-6.結論-12-7.參考文獻-12-第-13-頁共13頁1.引言PWM技術的的應用十分廣泛，目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了PWM技術。它使電力電子裝置的性能大大提高，因此它在電力電子技術的發(fā)展史上占有十分重要的

2、地位。PWM控制技術正是有賴于在逆變電路中的成功應用，才確定了它在電力電子技術中的重要地位。常用的PWM技術包括：正弦脈寬調(diào)制（SPWM）、選擇諧波調(diào)制（SHEPWM）、電流滯環(huán)調(diào)制（CHPWM）和電壓空間矢量調(diào)制（SVPWM）。2.PWM控制的基本原理PWM（PulseWidthModulation）控制就是對脈沖的寬度進行調(diào)制的技術，即通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效地獲得所需要的波形。PWM控制技術的重要理論基礎是面積等效原理，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，其效果基本相同。下面分析如何

3、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，使矩形脈沖的中點和相應正弦波部分的中點重合，且使矩形脈沖和相應的正弦波部分面積（沖量）相等，就可得到圖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。OwtUd-Ud圖1單極性SPWM控制方式波形上圖所示的波形稱為單極性SPWM波形，根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為圖2中所示的P

4、WM波，這種波形稱為雙極性SPWM第-13-頁共13頁波形，而且這種方式在實際應用中更為廣泛。OwtUd-Ud圖2雙極性SPWM控制方式波形1.PWM逆變電路及其控制方法PWM逆變電路可分為電壓型和電流型兩種，目前實際應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)，準確計算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到所需PWM波形，這種方法稱為計算法。由于計算法較繁瑣，當輸出正弦波的頻率、

5、幅值或相位變化時，結果都要變化。與計算法相對應的是調(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)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。通常采用等腰三角波作為載波，在調(diào)制信號波為正弦波時，所得到的就是SPWM波形。下面具體分析單相和三相逆變電路雙極性控制方式。圖3是采用IGBT作為開關器件的單相橋式電壓型逆變電路。圖3單相橋式PWM逆變電路第-13-頁共13頁單相橋式逆變電路雙極性PWM控制方式：在的半個周期內(nèi)，三角波載波有正有負，所得PWM波也有正有負，其幅值只有±兩種電平。同樣在調(diào)制信號和載波信號

6、的交點時刻控制器件的通斷。正負半周，對各開關器件的控制規(guī)律相同。當>時，給V1和V4導通信號，給V2和V3關斷信號。如>0，V1和V4通，如<0，VD1和VD4通，=。當<時，給V2和V3導通信號，給V1和V4關斷信號。如<0，V2和V3通，如>0，VD2和VD3通，=-。這樣就得到圖2所示的雙極性的SPWM波形。圖4是采用IGBT作為開關器件的三相橋式電壓型逆變電路。圖4三相PWM逆變電路當時，給V1導通信號，給V4關斷信號，；當時，給V4導通信號，給V1關斷信號，。當給V1(V4)加導通信號時，可能是V1(V4)導通

7、，也可能是VD1(VD4)導通。、和的PWM波形只有兩種電平。波形可由、得出，當1和6通時，=，當3和4通時，=，當1和3或4和6通時，=0。、的波形可同理得出。1.電路仿真及分析1.1雙極性SPWM波形的產(chǎn)生：仿真電路圖如圖5所示。在Simulink的“Source”庫中選擇“Clock”模塊，以提供仿真時間t,乘以后再通過一個“sin”模塊即為sin，乘以調(diào)制比m第-13-頁共13頁后可得到所需的正弦波調(diào)制信號。三角載波信號由“Source”庫中的“RepeatingSequence”模塊產(chǎn)生,參數(shù)設置為【01//4

8、3//41/】和【01-10】，便可生成頻率為的三角載波。將調(diào)制波和載波通過一些運算與比較，即可得出圖6所示的雙極性SPWM觸發(fā)脈沖波形。圖5雙極性PWM逆變器觸發(fā)脈沖發(fā)生電路圖6雙極性SPWM波形從上圖可以看出，對于雙極性SPWM控制方式，在正弦調(diào)制波半個周期內(nèi)，三角載波在正負極性之間連續(xù)變化，SPWM波也是在正負