pwm逆變電路仿真

1、題目如下:使用IGBT完成逆變電路仿真，直流電壓300V。阻感負載，電阻值1Q,電感值3mH。調制深度m=0.5。輸出基波頻率50Hz,載波頻率為基頻15倍，即750Hz。分別按下列要求仿真輸入輸出波形，進行諧波傅里葉分析。繪制主要器件的工作波形。1，單極性SPWM方式下的單相全橋逆變電路仿真，及雙極性SPWM方式下的單相全橋逆變電路仿真。對比兩種調制方式的不同。題目中需要做單極性與雙極型SPWM的單相全橋逆變電路仿真，那么首先了解一下SPWM的原理。SPWM控制的基本原理PWM(PulseWidthModulation)控制就是對脈沖的寬度進行調制的技術。即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來

2、等效地獲得所需要的波形。PWM控制技術在逆變電路中的應用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻，PWM控制技術在逆變電路中的應用也最具代表性。面積等效原理是PWM控制技術的重要理論基礎，即在采樣控制中，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的同一環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。其中,沖量指的是窄脈沖的面積；效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。如圖1.1所示，三個窄脈沖形狀不同，但是它們的面積都等于1,t0(d)圖1.1SPWM控制如下:如圖1-2是單相PWM逆變電路VT1VT4是四個IGBT管，VD1VD4是四個二極管，調制電路作為控制電路控制IGBT導通與關斷來得到所需要的波形VI；VD.信

3、號波上亠|調制載波上4電路:圖1-2計算法和調制法：SPWM逆變電路主要有兩種控制方法：計算法和調制法。計算法是將PWM脈沖寬度的波形計算出來，顯然這種方法是很繁瑣的，不采用。調制法是用一個三角波作為載波，將一正弦波作為調制信號進行調制。我們采用調制法。因為等腰三角波上下寬度與高度呈線性關系且左右對稱，當它與一個平緩變化的正弦調制信號波相交時，在交點時刻就可以得到寬度正比于正弦信號波幅度的脈沖單極性與雙極型的控制方法如下：1單極性PWM控制方式：如圖1-3所示，在Ur和Uc的交點時刻控制IGBT的通斷Ur正半周，VTi保持通，VT2保持斷.當Ur>Uc時使VT4通，VT3斷，Uo=Ud當

4、UrVUc時使VT4斷，VT3通，Uo=0，Ur負半周，VT1保持斷，VT2保持通當Ur<Uc時使VT3通，VT4斷，uo=-Ud當Ur>uc時使VT3斷，VT4通，Uo=0虛線Uof表示Uo的基波分量圖1-32,雙極性PWM控制方式：如圖1-4在Ur的半個周期內，三角波載波有正有負，所得PWM波也有正有負，在Ur一周期內，輸出PWM波只有士Ud兩種電平，仍在調制信號Ur和載波信號Uc的交點控制器件的通斷，Ur正負半周，對各開關器件的控制規(guī)律相同。當Ur>Uc時，給VTi和VT4導通信號，給VT2和VT3關斷信號，如i°>0,VT1和VT；通，如io<0

5、,VDi和VD4通，Uo=Ud當Ur<Uc時，給VT2和VT3導通信號，給VT1和VT4關斷信號，如io<0,VT2和VT3通，如io>0,VD2和VD3通，Uo=-Ud1圖仿真如下:1,單極性單相單極性全橋逆變主電路圖形如下圖1-5S=r=Vl*vr3VIH佶號波r*r亦電賂圖1-5Diseret&ri3e-003SubtsrnDCVoltageSourceIrL=WeriesR.LQBranch66-1IGBT4TMatlab仿真主電路圖如圖1-6OutlOuQOlt"創(chuàng)料Oli圖1-6其中子系統(tǒng)subsystem為控制驅動電路，如下圖1-7圖1-7按照

6、題目的要求設置各個元器件額參數(shù)后得:單極性載波與調制波波形如圖1-8:阻感負載中電流與電壓的波形如下圖1-9:圖1-913625且工2.92%S9.S°41375Hz0*31%90.1*13S75Hz0.8B4H6.1Q1400Hz(h28):0.25%-36*lq14125Hz0.30%251.3°H25HzOMMie.o°H37.5Hz150Hz(b29):9,32%'24,9°1625亞1,22103,0°SHz0,9%126,0*18?,5三工0.62%17.0*1S00Hz(h30)r0.60%1SQ.0*1S12.SHz0.

7、18%77,7*1525Hz0.06%233.3*1537.5Hz1*95%93.4°1S5Q且工(h31):77.64%153.3*1562.5Hz1.51%-2S.4*1575Hz0.89%162.0*1587呂Hz0,16%B4-"1600Hz(h32):1*01%216i0fl1612SHzo.ie%W1625HzQ.8242“*0。16375Hzl+97121.2"1650Hz(h33):161,9QV圖形1-10Dtiei-EElsdsanal5亡聲IdFF1AndowOnT«fl4nrrlEsQ9.1&D2D.Q30.D4Q.05Q

8、-OE0.07肛宙ff.D90.1I陀倒FFTnriyoi>sAKklaMe-*yi-i>bWu£bllDFFTwiMlMf柿.ng呻pTHD«I卻1ftMJO刖HaimgncnrEierz?_imla"-_上70Frrcil.«?rr-S-PFTtvtbRf#_血時亦Cir”ImoMhftitBaitf|FrwcfiEiISW利的聊上gh14n*'HriHlfi'=FL1-k*P|.!Okne圖形1-11接下來進行雙極型分析:雙極型單相單極性全橋逆變主電路圖如下圖跟單極性相同Matlab仿真主電路圖如圖1-12ps>e

9、r=.i-旦-Mulbmeter*o*scows圖1-12其中子系統(tǒng)subsystem為控制驅動電路，如下圖1-13Out5圖1-13按照題目的要求設置各個元器件額參數(shù)后得雙極性載波與調制波波形如圖1-14：圖1-14阻感負載中電流與電壓的波形如下圖1-15:圖1-15-FFTaial/sis525Fz0.51%沁T037.3KkC«£l%90»l°咅沁Ft<hL3):IE?4".4°662s5?.z90-lftSTSEs0.S14bB7占tzC.hll80.1*700Hzthin:C90*1®712,5F?C.51%

10、恥*T7?5業(yè)0.3讓90.1s*737、5EzG<51%90.1Q750rz:222.75%762呂EzC.E1%0.1*77ShsC.51*90.1*707.5C.51iSOO-7津g590.1°1；,5C冷"=25EzCEli9C-1°037.5ifzc.±1%Bd.i*ISO?.z(hl7|s17,1%-71,4s862,5Fza.sit90*La?sE!zC.£119(.1*3B7,5斑C.E1%3QOEZ(ni3|:c®生912.SHza,sii0.1&圖1-16iQpjrfto汕刮FM禹kHKlH!HyrM

11、jpur-tIlilMFE*MVIW4l*rtMBiai$>tyckFFTMdowtrn9d|4tyclttHui£站njrhwIl11.11jj11IIHjII.II11Hill,111111111102Q30?0B0尬nrd*r(&3Hz：=WM.TKJ二2?GIP悔SJ2式二-.生FFTwrdnSFlrirT*f(|：B*kllte時曲dti<Fjntwraitari'Iraqaaiff-(Hz離-FFTwflinjs106i-l.rttetwrIiJIwMtartTHlJ.IFrmk耳ngnulte劇。詡J«pA|r圖17結論如下：通過頻譜圖得單極性SPWM總諧波系數(shù)THD=129.01%雙極性SPWM總諧波系數(shù)THD=270.18%由圖1-16,1-17知道雙極性SPWM輸出的15次諧波是基波的