pwm逆变电路仿真.docxVIP

题目如下： 使用IGBT完成逆变电路仿真，直流电压300V。阻感负载，电阻值1Ω，电感值3mH。调制深度m=0.5。输出基波频率50Hz，载波频率为基频15倍，即750Hz。分别按下列要求仿真输入输出波形，进行谐波傅里叶分析。绘制主要器件的工作波形。 1，单极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真，及双极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真。对比两种调制方式的不同。 题目中需要做单极性与双极型SPWM的单相全桥逆变电路仿真，那么首先了解一下SPWM的原理。 SPWM控制的基本原理 PWM（Pulse?Width?Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础，即在采样控制中，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同一环节上时，其效果基本相同。其中，冲量指的是窄脉冲的面积；效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。如图1.1所示，三个窄脉冲形状不同，但是它们的面积都等于1， 图1.1 SPWM控制如下： 如图1-2是单相PWM逆变电路VT1~VT4是四个IGBT管，VD1~?VD4是四个二极管，调制电路作为控制电路控制IGBT导通与关断来得到所需要的波形。 图1-2 计算法和调制法?： SPWM逆变电路主要有两种控制方法：计算法和调制法。计算法是将PWM脉冲宽度的波形计算出来，显然这种方法是很繁琐的，不采用。调制法是用一个三角波作为载波，将一正弦波作为调制信号进行调制。我们采用调制法。因为等腰三角波上下宽度与高度呈线性关系且左右对称，当它与一个平缓变化的正弦调制信号波相交时，在交点时刻就可以得到宽度正比于正弦信号波幅度的脉冲 单极性与双极型的控制方法如下： 1单极性PWM控制方式： 如图1-3所示，在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断?ur正半周，VT1保持通，VT2保持断?. 当uruc时使VT4通，VT3断，uo=ud当uruc时使VT4断，VT3通，uo =0?，ur负半周，VT1保持断，VT2保持通? 当uruc时使VT3通，VT4断，uo=-ud当uruc时使VT3断，VT4通，uo =0?虚线uof表示uo的基波分量 图1-3 2，双极性PWM控制方式： 如图1-4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，在ur一周期内，输出PWM波只有±ud两种电平，仍在调制信号ur和载波信号uc的交点控制器件的通断，ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。 当ur?uc时，给VT1和VT4导通信号，给VT2和VT3关断信号，如io0，VT1和VT4通，如io0，VD1和VD4通，?uo =ud 当uruc时，给VT2和VT3导通信号，给VT1和VT4关断信号，如io0，VT2和VT3通，如io0，VD2和VD3通，uo =-ud 图1-4 仿真如下： 1，单极性 单相单极性全桥逆变主电路图形如下图1-5 图1-5 Matlab仿真主电路图如图1-6 图1-6 其中子系统subsystem为控制驱动电路，如下图1-7 图1-7 按照题目的要求设置各个元器件额参数后得： 单极性载波与调制波波形如图1-8： 图1-8 阻感负载中电流与电压的波形如下图1-9： 图1-9 波形参数之后进行傅里叶频谱分析如图1-10，图1-11 图形1-10 图形1-11 接下来进行双极型分析： 双极型单相单极性全桥逆变主电路图如下图跟单极性相同 Matlab仿真主电路图如图1-12 图1-12 其中子系统subsystem??控制驱动电路，如下图1-13 图1-13 按照题目的要求设置各个元器件额参数后得 双极性载波与调制波波形如图1-14： 图1-14 阻感负载中电流与电压的波形如下图1-15： 图1-15 波形参数之后进行傅里叶频谱分析如图1-16，图1-17 图1-16 图17 结论如下： 通过频谱图得 单极性SPWM总谐波系数THD=129.01% 双极性SPWM总谐波系数THD=270.18% 由图1-16，1-17知道双极性SPWM输出的15次谐波是基波的222.78%，相当于是基波的2.3倍为最大的。 由图1-10，1-11知道单极性SPWM输出的29与31次谐波的比例与基波相比占与69.82%与77.64%