單相逆變器SPWM調制技術的仿真-華東交通大學

華東交通大學課程設計華東交通大學課程設計--#-由上面變載波比，變調制深度可以有下述結論，輸出電壓基波幅值與調制深度成正比。當載波比一定，變化調制深度時，當載波頻率遠大于輸出電壓基波頻率即fc>>fs，且調制深度OVmWl時，基波電壓幅值與直流側電壓滿足一下關系：uimud。仿真電路中，m=0.85時，輸出電壓基波約為85v，m=0.95時，輸出電壓基波約為95v，它表明，spwm逆變輸出電壓的基波幅值與調制深度成線性變化。因此通過調節(jié)控制信號，可以方便的調節(jié)逆變器的輸出電壓的頻率和幅值。載波比越高，最低次諧波離基波越遠，也就越容易濾波。例如：調制深度都為0.95,載波比為15時，負載電流諧波失真THD=8.22%；載波比為20時，負載電流諧波失真THD=7.3O%，即載波比越高，負載電流中的諧波越少。故提高載波比將有效改善輸出電壓的質量。4.3.2雙極性SPWM仿真(1)頻率為50hz；載波比為15；調制深度為0.85仿真分析頻率為50hz；載波比為15；調制深度為0.85仿真分析負載電壓負載電流

負載電壓傅里葉分析：SignaltoanalyzeAvailablesignalsStructure:Displayselected名ignAvailablesignalsStructure:la▼Input:input1▼Sign自Inumber:1▼Time(s)FFTanalysisFrequency(Hz)FFTwindowStarttime(s);o.oosNumberofcycles:1Fundamentalfrequency(Hz):50FFTsettinasDisplaystyle:Bar(relativetofundamental)▼|Basevalue:1.0Frequencyaxis:IHertzJMaxFrequency(Hz):2000DisplayAvailablesignalsAvailablesignalsStructure:負載電流傅里葉分析：SignaltoanalyzeDisplayselectedsignal0DisplayFFTwindowSelectedsignal:2cycles.FFTwindow(inred):1cyclesTime(s)FFTanalysisFrequency(Hz)FJInput:input2▼|Sign自Inuinber:1-(2)頻率為50hz；載波比為15；調制深度為0.95仿真分析頻率為50hz；載波比為15；調制深度為0.95仿真分析負載電壓t/s負載電流t/s負載電流t/s負載電壓傅里葉分析：Sinnaltnanalvjp|運］DisplayselectedsignalplayFFTwindow00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04Time(s)FFTanalysisFrequency(Hz)負載電流傅里葉分析：Sianaltoanalvze運!DisplayselectedsignalplayFFTwindowAvailablesignalsStructure:Selectedsignal:2cycles.FFTwindow(inred):1cycles

i*cc~~H~0.150.10.050-0.0500.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04Time(s)FFTanalysis-Fundamental(50Hz)=0.1058,THD=9.68%FFTwindow—Starttime(s):Numberofcycles:aanurb%Laa0040320oFFTsettingsDisplaystyle:Bar(relativetofundamental)▼Base湘lu已：1.0Frequencyaxis:Hertz▼MaxFrequency(Hz):200050010001500Frequency(Hz)2000Close(3)頻率為50hz；載波比為20；調制深度為0.95仿真分析頻率為50hz；載波比為20；調制深度為0.95仿真分析負載電壓200100/VU0-100-20000.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04t/s負載電流0.30.2/IA0.10-0.1J』、、5200.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04t/s負載電壓傅里葉分析：SianaltoanalvzeDisplayselected創(chuàng)釦刮playFFTwindowAvailablesignalsStructure:00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04Time(s)FFTanalysis呼FFTsettingsDisplaystyle:Bar(relativetofundamental)〒］Basevalue:1.0Frequencyaxis:HertzFrequency(Hz)Display1Close負載電流傅里葉分析：Sianaltoanalvzei$jDisplayselectedsignalplayFFTwindowSelectedsignal:2cycles.F〒Twindo^wMreq)：1cyclgs/\/\0.150.10.050-0.0500.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04Time(s)AvailablesignalsStructure:二IInput:input2二ISign創(chuàng)number:1JFFTanalysisFrequency(Hz)—FFTwindowStarttime(s):Numberofcycles:FFTsettingsDisplaystyle:Bar(relativetofundaniental)▼Basevalue:而—Frequencyaxis:Hertz訂MaxFrequency(Hz):2000Close由上面變載波比，變調制深度可以有下述結論，1）輸出電壓基波幅值與調制深度成正比。當載波比一定，變化調制深度時，當載波頻率遠大于輸出電壓基波頻率即fc>>fs,且調制深度Ovmv=l時，基波電壓幅值與直流側電壓滿足一下關系：um*u。仿真電路中，m=0.85時，輸出ld電壓基波約為85v，m=0.95時，輸出電壓基波約為95v，它表明，spwm逆變輸出電壓的基波幅值與調制深度成線性變化。因此通過調節(jié)控制信號，可以方便的調節(jié)逆變器的輸出電壓的頻率和幅值。2）pwm電壓波形中含有載波頻率的整數(shù)倍及其附近的諧波。幅值最高影響最大的是k次諧波分量，隨調制深度的增加，其幅值的相對值逐漸減小。由于pwm電壓波形中含有載波頻率的整數(shù)倍及其附近的諧波，可見載波比越高，最低次諧波離基波越遠，也就越容易濾波。例如：調制深度都為0.95時，載波比為15時，負載電流諧波失真THD=9.68%；載波比為20時，負載電流諧波失真THD=9.23%，即載波比越咼，負載電流中的諧波越少。故提咼載波比將有效改善輸出電壓的質量。但是另外，由于開關損耗等原因，開關頻率在逆變器的設計和運行中還會受到多種因素的影響，相應的對載波比大小也有一定的限制。3）輸出頻率：50hz；載波比：20；調制深度：0.95時，單極性電壓總諧波失真THD=57.43%，負載電流諧波失真THD=7.30%；雙極性，電壓總諧波失真THD=109.74%，負載電流諧波失真THD=9.23%。可見，就基波性能而言，單極性pwm和雙極性pwm完全一致，但在線性調制的情況下單極性pwm諧波性能明顯優(yōu)于雙極性pwm，開關次整數(shù)倍諧波消除，最低次諧波幅值比雙極性調制小的多，容易濾波。5.結束語Matlab仿真技術在這次電力電子電路仿真的設計中已經很好的體現(xiàn)了他在這個領域中的優(yōu)點，本文通過仿真實驗的出來的結果與理論分析的結果波形可以說是基本一致，這更進一步說明了Matlab在電力電子系統(tǒng)仿真研究的實用性和有效性。通過這次本學期這次一周的課程設計，使我對本課程所學的內容有了一個連貫性，綜合性的認識，通過自己的摸索和研究加深了我對理論的理解，同時也提高了我獨立的動手能力和分析解決問題的能力，具體說通過本次課程設計使我更加熟練的使用Matlab軟件中的Simulink和SimPowerSystem模塊庫，熟悉掌握了基本電力電子電路的仿真方法，掌握了對電力電子器件各種參數(shù)的設定，同時也學會了運用理論知識對實驗現(xiàn)象、結果進行分析和處理，增強了我對仿真的學習興趣。在這次課程設計的撰寫中，我嚴格按照老師規(guī)定的格式，以畢業(yè)論文的要求嚴格的要求自己。通過這次為期一周的課設使我獲益匪淺，同時也為我以后畢業(yè)論文的撰寫工作打下了一定的基礎。6.參考文獻劉鳳君.現(xiàn)代逆變技術及應用[M].北京：科學出版社，2006.伍家駒，王文婷，李學勇，等.單相SPWM逆變橋輸出電壓的諧波分析[J].電力自動化設備，200&28(4):45-49,52.王兆安，劉進軍，電力電子技術，機械工業(yè)出版社，2009.5湯才剛，朱紅濤，李莉，陳國橋，基于PWM的逆變電路分析，《現(xiàn)代電子技術》2008年第1期總第264期。劉衛(wèi)國.MATLAB程序設計與應用(第二版)?北京：高等教育出版社，2008.subplot(6，1，1);plot(a.time，a.signals(1).values)title('電源電壓')subplot(6，1，2);plot(a.time，a.signals(2).values)title('觸發(fā)信號1')subplot(6，1，3);plot(a.time，a.signals(3).values)title('觸發(fā)信號2')subplot(6，1，4);plot(a.time，a.signals(4).values)title('Thl、Th4電流')subplot(6，1，5);plot(a.time，a.signals(5).values)title('Th2、Th3電流')subplot