采用MATLAB对SPWM进行辅助设计、
基于Matlab和FPGA的SPWM波形的实现
当 载 波 比 为 整 数
采样法来 产生 Ｓ Ｐ ＷＭ 波形 ， 波形 精度 不如 自然 采样法 ， 不
适合用于谐波要求较高 的领域＿ ３ ； ２ ）使用专用芯片 ， 该方 法利用专用 Ｄ Ｄ Ｓ芯 片产生 ｓ Ｐ ｗＭ 波形 ， 成本 和复 杂度较 高［ ５ ； ３ ）使用可 编程逻辑器件 （ 如Ｆ Ｐ ＧＡ ） ， 该方法原理 与 模拟 电路类似 ， 只不过采用 的是 数字 电路 的方 式 ， 在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ
中实现 Ｓ Ｐ ＷＭ 控制 算法 ｌ ＿ ７ ￣ 。该 方 法可 实现 多路 波形 输 出， 灵 活性 和精度 比 Ｄ Ｓ Ｐ方式 高 ， 缺点 是 占用 Ｆ Ｐ ＧＡ资 源
较多 。
数输 出结果 。以产 生一 组单 相互 补对称 带死 区的 Ｓ Ｐ ＷＭ
Ｒｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ Ｗａ ｖ ｅ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ａ ｎ ｄ ＦＰＧＡ
Ｗ Ａ ＮＧ Ｈｅ ｎｇ ＬＩ Ｚｏ ｎ ｇ ＬＩ Ｗｅ ｎｂ ｉ ｎ ＴＡＮ Ｗｅ ｉ
（ Ｎｏ ． ７ ２ ２ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ＆ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｉ ｎ ｓ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ Ｓ Ｉ Ｃ．Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ９ ）
得一个 ｓ Ｐ ｗＭ 波形周期 的离散数据 ， 然后根据这些数据在 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ中直接生成 ｓ Ｐ ｗＭ 波形 。该方法使得 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的设 计工作大为简化 ， 具有
较高的工程应用价值。
关键词 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ；Ｆ Ｐ Ｇ Ａ；Ｓ Ｐ ＷＭ ； Ｓ Ｉ ＭＵＬ Ｉ ＮＫ Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ １ ６ ７ ２ －９ ７ ３ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ７ ． ０ １ ９ 中图 分 类 号
电压型单相SPWM半桥逆变器电路仿真实验
电压型单相SPWM半桥逆变器电路仿真实验实验目的掌握电压型单相SPWM半桥逆变器仿真模型的建立及模块参数和仿真参数的设置。
理解电压型单相SPWM半桥逆变器的工作原理及仿真波形。
实验设备：MA TLAB/Simulink/PSB实验原理电压型单相SPWM半桥逆变器如图6-1所示。
图6-1 电压型单相SPWM半桥逆变器电路实验内容启动Matlab，建立如图6-2所示的电压型单相SPWM半桥逆变器结构模型图。
图6-2 电压型单相SPWM半桥逆变器模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图6-3、6-4、6-5、6-6、6-7所示。
图6-3 直流电压源Ed/1-1模块参数图6-4 直流电压源Ed/1-2模块参数图6-5 通用桥模块参数图6-6 PWM发生器模块参数图6-7 负载模块参数系统仿真参数设置如图6-8所示。
图6-8 系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到输出端负载电流和输出端负载电压的仿真波形，如图6-9所示。
图6-9 电压型单相SPWM半桥逆变器仿真波形（输出频率为50Hz）在PWM发生器模块中，将半桥逆变器输出电压频率设置为200Hz，此时的仿真波形如图6-10所示。
图6-10 电压型单相SPWM半桥逆变器仿真波形（输出频率为200Hz）改变PWM发生器模块的输出电压频率参数，或改变负载模块的参数，即可得到不同工作情况下的仿真波形。
例如将半桥逆变器输出电压频率设置为25Hz，此时的仿真波形如图6-11所示。
图6-11 电压型单相SPWM半桥逆变器仿真波形（输出频率为25Hz）实验总结1、 总结电压型单相SPWM 半桥逆变器的工作原理。
如上图。
采用双极性方式时，在r u 的半个周期内，三角波载波是有正有负，所得的PWM 波也是有正有负。
仍然在调制信号r u 和载波信号c u 的交点时刻控制各开关器件的通断。
在r u 的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。
即当r c u u >时，给1T 以导通信号，给2T 以关断信号，这时如o 0i >，则1T 通，如o 0i <，则1D 通，不管哪种情况都是输出电压o d u U =。
单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真
单相单极性SPWM逆变电路matlab仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：计算机仿真实验报告专业：电气工程及其自动化班级：11电牵4班姓名：江流在班编号：26指导老师：叶满园实验日期：2014年5月15日一、实验名称：单相单极性SPWM逆变电路MATLAB仿真二、目的及要求了解并掌握单相单极性SPWM逆变电路的工作原理； 2.进一步熟悉MA TLAB中对Simulink 的使用及构建模块； 3.进一步熟悉掌握用MA TLAB绘图的技巧。
三、实验原理1.单相单极性SPWM逆变的电路原理图2、单相单极性SPWM逆变电路工作方式单极性PWM控制方式（单相桥逆变）：在Ur和U c的交点时刻控制IGBT的通断，Ur正半周，V1保持通，V2保持断，当Ur>cu时使V4通，V3断，U0=Ud，当Ur<U c时使V4断，V3通，U0=0。
Ur负半周，V1保持断，V2保持通，当Ur<cu时使V3通，V4断，U0=-U d，当Ur>Uc时使V3断，V4通，U0=0。
输出电压波形四、实验步骤及电路图1、建立MATLAB仿真模型。
以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：2、参数设置本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调节负载获取电压的质量。
设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。
直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须正弦波正半周期输出正三角载波，而在正弦波负半周期输出负三角载波，这可以通过让三角载波与周期与正弦波相同、幅值为1和-1的矩形波相乘实现。
五、实验结果与分析1、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：2、设置三角脉冲波形的周期t=0.02/21s时的仿真结果：根据仿真结果和面积等效原理可知，模拟电路成功的实现了将直流逆变成交流。
基于matlab下的spwm三相桥式逆变电路
基于MATLAB 下的SPWM 三相桥式逆变电路理论补充：逆变器工作原理：整个实验在三相桥式逆变电路下进行，如下图1，电感电阻性负载，A 、B 、C 相的上下桥臂轮流导通。
当1VT 导通，4VT 截止时，a 点电位位Ud/2；当4VT 导通，1VT 截止时，a 点电位位-Ud/2。
同理可得b 、c 点的电位。
通过控制六个管子的导通时间，达到逆变效果。
图1 实验主电路PWM 是六个VT 管子的触发信号，此信号是通过调制信号（即正弦波）和载波（三角波）的比较得到的，分析1VT 管的通断情况：当正弦波r u 比三角载波c u 大的时候比较器输出1，1VT 导通，否则，比较器输出0，1VT 关断。
同理4VT 导通情况只要与1VT 反相即可。
图2 PWM 波生成原理简图仿真：1.主电路模块搭建：如图3，输入直流电压源大小V U d 250=，输入部分为三相对称电感、电阻性负载，作星形连接，电阻取值大小为Ω=2R ，电感取值mH L 01.0=。
图3 SPWM 三相桥式逆变仿真电路Universal Bridge 元器件说明图4 Universal Bridge 模块和通用桥展开图Universal Bridge 模块的中文名是通用桥模块，它有1个桥臂、2个桥臂和3个桥臂的选择。
它的三个桥臂的展开图如下图4所示，当六列PWM 信号输入通用桥的g 端口时，通用桥会自动分配每一列的信号给每一个管子，控制该管子的开闭。
其输入的顺序是，第一列信号输入到1VT ，第二列信号输入到4VT ，第三列信号输入到3VT ，第四列信号输入到6VT ，第五列信号输入到5VT ，第六列信号输入到2VT 。
2.SPWM 生成模块由图2可知，当调制信号的正弦波r u 大于三角载波c u 时，逆变器输出高电平，否则，输出低电平，可设计如图5触发电路，以A 相电路上下桥臂为例。
图5SPWM中A相的上下桥臂的输入信号图5中用了两个逻辑比较器Relational Operator来比较两列输入波形的大小，Relational Operator的工作原理是，符合图中逻辑关系时，输出1；反之，输出0。
单相全桥逆变器matlab仿真
用MATLAB 仿真一个单相全桥逆变器,采用单极性SPWM 调制、双极性SPWM 调制或者单极倍频SPWM 调制的任意一种即可,请注明仿真参数,并给出相应的调制波波形,载波波形,驱动信号波形、输出电压(滤波前)波形。
本文选用双极性SPWM 调制。
1双极性单相SPWM 原理SPWM 采用的调制波的频率为s f 的正弦波t U U s sm S ωsin =,s s f πω2=;载波c u 就是幅值为cm U ,频率为c f 的三角波。
载波信号的频率与调制波信号的频率之比称为载波比,正弦调制信号与三角波调制信号的幅值之比称为深度m 。
通常采用调制信号与载波信号相比较的方法生成SPWM 信号、当Us>Uc 时,输出电压Uo 等于Ud,当Us<Uc 时,输出信号Uo 等于-Ud 、随着开关以载波频率fc 轮番导通,逆变器输出电压不断在正负Ud 之间来回切换。
2 建立仿真模型2、1主电路模型第一步设置电压源:在Electrical Sources 库中选用DC Voltage Source,设置Ud =300V 。
第二步搭建全桥电路:使用Universal Bridge 模块,选择桥臂数为2,开关器件选带反并联二极管的IGBT/Diodes,构成单项全桥电路。
第三步使用Series RLC Branch 设置阻感负载为1Ω,2mH,并在Measurement 选项中选择Branch Voltage and current,利用multimeter 模块观察逆变器的输出电压与电流。
电路如图2、1所示。
图2、1 单相全桥逆变逆变器电路图2、2双极性SPWM信号发生器在Simulink的Source库中选择Clock模块,提供仿真时间t,乘以fπ2后通过一个sin模块即tωsin,乘以调整深度m可获得所需的正弦调整信号。
选择Source库中的Repeating Sequence模块产生三角载波,设置Time Values 为[0 1/fc/4 3/fc/4 1/fc],设置Output Values 为[0 -1 1 0],生成频率为fc的三角载波。
异步电动机变频调速系统的MATLAB建模与仿真
基金项目：福建省自然科学基金项目(2008J04016)作者简介：陈四连(1984- )，女，硕士研究生，研究方向为控制系统的控制策略；林瑞全(1971- )，男，副教授，硕士生导师，博士，研究方向为控制系统的控制策略； 丁旭玮(1987- )，男，硕士研究生，研究方向为控制系统的控制策略。
异步电动机变频调速系统的MATLAB建模与仿真摘 要：为了研究异步电动机正弦脉宽调制变频调速系统在不同频率作用下的速度响应曲线，分别利用MATLAB 软件中的SIMULINK、S-function 以及微分方程编辑器(DEE)等功能模块建立两相静止坐标系下的异步电动机仿真模型。
仿真结果表明，以上三种不同的建模方法效果是一样的，均是较为方便高效的异步电动机仿真方法。
关键词：异步电动机；正弦脉宽调制；SIMULINK 建模；S-function 建模；DEE 建模中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2009)11-0032-04陈四连，林瑞全，丁旭玮(福州大学 电气工程与自动化学院，福建 福州 350108)CHEN Si-lian LIN Rui-quan, DING Xu-wei（College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China ）Abstract: In order to study speed response curves of asynchronous motor under different frequency actions, SIMULINK in MAT-LAB ,S-function and differential equation editor(DEE) etc functional Modular were used to establish asynchronous motor simula-tion model under two-phase stationary coordinate system. Simulation results show that the effects of the above three methods for modeling are the same and they are highly effective asynchronous motor simulation methods.Key words: asynchronous motor; sinusoidal pulse width modulation; SIMULINK modeling; S-function modeling; differential equation editor modelingMATLAB Modeling and Simulation of Frequency Control System forAsynchronous Motor在变频调速系统中异步电机是一个非线性、强耦合、高阶次的控制对象，如果忽略其非线性、强耦合、高阶次的条件，近似求出线性单变量动态结构，得到的控制系统的动态性能往往不高[1-2]。
毕设论文--异步电动机SPWM变频调速原理与仿真分析
异步电动机SPWM变频调速原理与仿真分析摘要在分析SPWM原理的基础上，利用MATLAB/SIMULINK软件构造了SPWM调速系统的仿真模型并说明了规则采样法的可行性。
该模型主要利用S-函数模拟自然采样法和规则采样法的控制规则并应用电力系统工具箱构建逆变桥和电机，能够比较好的模拟真实的系统并实现变频调速的功能。
通过对仿真结果的分析，对比自然采样法和规则采样法控制性能的差异，得出了规则采样法在工程实际中应用的可行性。
关键词：SPWM，异步电机，MATLAB，仿真，规则采样法，自然采样法The Simulation and Analysis of the Fundmental Principle of Asynchronous Motor SPWM Speed AdjustingABSTRACTBase on analizing SPWM principle, the SPWM velocity modulation system's simulation model has been constructed by using the MATLAB/SIMULINK software.After analizing the results of simulation,the feasibility of the regular sample law is given out. This model mainly uses the S- function analogue natural sampling law and the regular sampling method control rule and construct inverter and machine ,this model can simulate the real system and realize the frequency conversion velocity modulation function. The simulation results is given out in this paper, though analizing the simulation results and constrasting the difference of the control performance of natural sampling law and regular sampling,the application feasibility of the regular sampling law in the project has been obtained.KEYWORDS: SPWM ,aynchronous motor,MATLAB,simulation, regular sampling law, ntural sampling law目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................................................................... I I 1 绪论 (1)1.1交流调速系统的发展 (1)1.2交流调速系统的基本类型 (2)1.2.1 异步电动机调速系统的基本类型 (2)1.2.2 同步电动机调速的基本类型 (4)2 Siulink 仿真基础 (5)2.1 Simulink简介 (5)2.1.1 Simulink 启动 (5)2.1.2 Simulink 组成 (5)2.1.3 仿真过程 (6)2.2 Simulink 模块库简介 (6)2.3电力系统工具箱简介 (6)2.4 S-函数简介 (6)2.4.1 S-函数的基本概念 (6)2.4.2 S-函数的使用 (7)2.4.3 与S-函数相关的一些术语 (7)2.4.4 S-函数的工作原理 (8)2.4.5 编写M文件S-函数 (9)3 异步电动机变压变频调速系统 (11)3.1概述 (11)3.2变压变频调速的基本控制方式 (11)3.2.1 基频以下调速 (11)3.2.2 基频以上调速 (12)3.3异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性 (12)4 PWM控制技术 (15)4.1 正弦脉宽调制原理及其优点 (15)4.1.1 SPWM原理 (15)4.1.2 SPWM的优点 (18)4.1.3关于SPWM的开关频率 (19)4.2 同步调制和异步调制 (19)4.2.1 异步调制 (19)4.2.2 同步调制 (19)4.2.3 分段同步调制 (20)4.3 SPWM波形的生成 (20)4.3.1 自然采样法 (20)4.3.2 规则采样法 (21)5 异步电动机SPWM变频调速仿真系统的设计 (23)5.1自然采样法系统的设计 (23)5.1.1 三角波的生成 (23)5.1.2 自然采样法SPWM 脉冲的生成 (25)5.1.3 直流电源 (25)5.1.4 逆变器的设计 (25)5.1.5 系统总框图的设计 (26)5.2 规则采样法系统的设计 (26)5.2.1 规则采样法脉冲的生成 (26)5.2.2 规则采样法系统总框图的设计 (28)5.3仿真分析 (28)5.3.1 额定转速（50HZ）的波形 (29)5.3.2 性能对比分析 (30)致谢 (36)参考文献 (37)1 绪论1.1 交流调速系统的发展[1]直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。
SPWM变频Matlab课程设计
SPWM变频Matlab课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解SPWM变频原理，掌握其数学模型和实现方法。
2. 学习Matlab编程基础，能运用Matlab进行SPWM变频仿真。
3. 了解变频技术在工程实践中的应用。
技能目标：1. 能够运用Matlab软件进行SPWM波的生成与仿真。
2. 培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生的动手操作能力。
3. 培养学生的团队协作能力和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电气工程及自动化领域的兴趣，激发学生的学习热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的学习习惯。
3. 增强学生的环保意识，认识到变频技术在节能减排方面的重要意义。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在通过Matlab软件实现SPWM变频技术的学习，使学生在实践中掌握理论知识和技能。
学生特点：学生为高中年级，具有一定的物理和数学基础，对电气工程及自动化领域有一定了解，对实践操作感兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力，培养学生在实际工程问题中发现问题、分析问题、解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的学习进度和情感态度，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 理论知识：- SPWM变频原理：讲解SPWM的基本概念、原理及其在电力电子技术中的应用。
- 数学模型：介绍SPWM波的数学建模方法，包括调制波、载波和输出波的关系。
2. 实践操作：- Matlab编程基础：教授Matlab软件的基本操作，包括变量定义、函数编写和程序调试。
- SPWM波生成：学习使用Matlab生成SPWM波，并进行仿真分析。
3. 教学大纲：- 第一周：SPWM变频原理学习，理解相关概念。
- 第二周：学习Matlab编程基础，掌握基本操作。
- 第三周：学习SPWM波的数学模型，进行Matlab编程实践。
- 第四周：完成SPWM波生成与仿真，分析实验结果。
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的快速发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的调速性能，在电动汽车、风力发电、机器人和工业自动化等领域得到了广泛应用。
然而，PMSM的高性能运行依赖于先进的控制系统，其中矢量控制（Vector Control, VC）是最常用的控制策略之一。
矢量控制，也称为场向量控制，其基本思想是通过坐标变换将电机的定子电流分解为与磁场方向正交的两个分量——转矩分量和励磁分量，并分别进行控制，从而实现电机的高性能运行。
这种控制策略需要对电机的动态行为和电磁关系有深入的理解，并且要求控制系统能够快速、准确地响应各种工况变化。
MATLAB/Simulink/SimPowerSystems是MathWorks公司开发的一套强大的电力系统和电机控制系统仿真工具。
通过Simulink的图形化建模环境和SimPowerSystems的电机及电力电子元件库，用户可以方便地进行电机控制系统的建模、仿真和分析。
本文旨在介绍基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真方法。
将简要概述永磁同步电机的基本结构和运行原理，然后详细介绍矢量控制的基本原理和坐标变换方法。
接着，将通过一个具体的案例，展示如何使用Simulink和SimPowerSystems进行永磁同步电机矢量控制系统的建模和仿真，并分析仿真结果，验证控制策略的有效性。
将讨论在实际应用中可能遇到的挑战和问题，并提出相应的解决方案。
通过本文的阅读，读者可以对永磁同步电机矢量控制系统有更深入的理解，并掌握使用MATLAB/Simulink/SimPowerSystems进行电机控制系统仿真的基本方法。
SFWM变频调速系统建模仿真及应用
SFWM变频调速系统建模仿真及应用摘要：该文以三相异步电机仿真调速系统的控制为例，论述Spwm变频系统的调速原理及建模仿真；根据Spwm控制原理建立Spwm变频调速系统的仿真模型并运行得到仿真波形，将其与实际波形相比较，结果证明了建模仿真方法的有效性，可应用于职业院校电类专业对Spwm变频调速系统的教学。
关键词：Spwm 变频调速建模仿真MATLAB交流变频调速技术是通过改变电机定子的电流频率来改变转速，从而实现电机调速的一种方法。
交流变频调速以其调速范围宽、运行特性好、节能效率高而成为理想的电动方案。
因此，变频调速电机系统在传动领域得到广泛的应用，但由于变频调速电机系统具有非线性、强耦合的特点，难以用解析的方法进行分析。
作为系统分析研究的一种重要手段，仿真技术得到了越来越广泛的应用。
通过仿真可模拟实际系统的运行过程，描述系统的状态与特性，分析系统特性随参数的变化规律。
1 Spwm变频调速系统的基本原理Spwm技术是指调制信号正弦化的pwm技术，通过调节脉冲占空比和脉冲宽度来调节平均电压的方法，称为脉宽调制技术(pwm)，如果占空比和脉冲宽度的大小按正弦规律变化，即是正弦脉宽调制技术，简称为Spwm技术。
正弦脉宽调制Spwm波形是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，等效原则是每一区间的面积相等。
在正弦脉宽调制中利用正弦波作为调制波，受它调制的信号称作载波。
当载波与调制波相交时，其交点决定逆变器开关器件的通断时刻，脉冲宽度按正弦规律变化可以更好的控制低次谐波，使电动机工作在接近正弦的交变电压下，转矩脉动变化较小。
2 仿真工具与SIMULINK建模方法MATLAB/SIMULINK是Mathworks公司推出的交互式计算软件，它集矩阵运算、数值分析、图形显示和信号处理于一体，其特点是将专家系统与仿真结合起来，使系统仿真具有智能化功能，它由系统进行实验设计、构建模型、仿真运行、修改模型和分析仿真结果等。
三相电压源SPWM逆变器仿真模型文档说明
三相电压源SPWM逆变器仿真模型实验原理1、实验原理图图12.实验原理： 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控制技术最重要的理论基础的面积等效原理。
即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。
SPWM控制技术是PWM控制技术的主要应用，即输出脉冲的宽度按正弦规律变化而合正弦波等效。
原理图如图1所示。
Matlab软件具有强大的数值计算功能,本文利用Matlab软件中Simulink和Power System为一个三相电压源SPWM逆变器建立系统仿真模型,并对其输出特性进行仿真分析。
它的主要功能是将直流电压变换成交流电压,采用SPWM控制策略,实时地调节逆变输出电压的幅值,以满足实际的要求。
系统的主回路选用IGBT作为开关器件,为了减少输出电压的谐波,逆变电源输出接有串联谐振滤波电路。
逆变电源最重要的特性就是输出电压大小可控和输出电压波形质量好。
所以在各种应用中,对逆变电源的输出有严格要求,除要求频率可变、电压可调外,还要求电压基波含量尽可能多,谐波含量尽可能少。
一般开关电路只能输出正、负矩形波电压,其中含有大量的谐波,为了获得正弦波输出,可以采用每半个周期中多个脉冲的SPWM 控制,既能调节输出电压的大小,又能消除一些低阶次谐波。
3.仿真结果截图（a）(b) 输出交流f=50HZ 调制度m=0时的仿真曲线（a）逆变器输出电压波形(b)逆变器输出电流波形（a）(b) 输出交流f=50HZ 调制度m=0.3时的仿真曲线（a）逆变器输出电压波形(b)逆变器输出电流波形（a）(b)输出交流f=50HZ 调制度m=0.6时的仿真曲线（a）逆变器输出电压波形(b)逆变器输出电流波形（a）(b)输出交流f=50HZ 调制度m=0.9时的仿真曲线（a）逆变器输出电压波形(b)逆变器输出电流波形。
三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用
毕业论文论文题目：三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用学生姓名：学号：123456789所在院系：电气信息工程学院专业名称：自动化届次：2013届指导教师：目录前言 (2)1SPWM控制技术产生背景 (2)2 SPWM控制技术 (4)2.1PWM控制技术的概述 (4)2.2面积等效原理 (5)2.3SPWM（正弦脉冲宽度调制）控制技术 (5)2.4SPWM的调制 (6)2.5PWM的控制方法及其比较 (7)3三相桥式逆变器中的开关器件 (9)3.1IGBT的动态特性分析 (9)3.2IGBT的特性和参数特点 (11)4 三相PWM逆变器的工作原理和结构电路 (12)4.1逆变器的工作原理 (12)4.2三相桥式PWM逆变器电路 (13)5 三相PWM逆变器的仿真 (12)5.1三相电压型SPWM逆变器的S IMULINK仿真设计 (14)5.2三相电压型SPWM逆变器的各模块电路 (15)6 SIMULINK仿真结果 (15)6.1脉冲发生器模块的三角波频率为600H Z，正弦波频率为50H Z (15)6.2脉冲发生器模块的三角波频率为1080H Z，正弦波频率为50H Z (17)6.3脉冲发生器模块的三角波频率为1560H Z，正弦波频率为50H Z (18)7结论 (22)参考文献 (23)三相电压型SPWM逆变器仿真分析及其应用学生：***（指导教师：***）（淮南师范学院电气信息工程学院）摘要：SPWM技术就是在PWM的基础上发展起来的，并且在日常的生产和生活中被广泛应用。
近年来，随着大功率全控型电力电子器件的开发成功和不断成熟，已经开始应用各种新型逆变器电源。
本文即是讨论不同频率的载波对三相电压型SPWM逆变器输出的电压波形的影响，并探究抑制输出波形中的高次谐波，改善波形的方法。
本论文包含三相电压型SPWM逆变器的工作原理，利用Matlab软件中的Simulink仿真系统建立三相电压型SPWM逆变器仿真模型，并对其进行仿真分析。
基于MATLAB的脉宽调制(PWM,SPWM,SVPWM)
第1章绪论1.1 脉宽调制技术的研究背景——电气传动的发展随着电力电子技术、微处理器技术的发展以及材料技术尤其是永磁材料技术的进步，电气传动系统，包括交、直流电动机调速及伺服系统，正在向系统高性能、控制数字化、一体化机电的方向发展。
直流传动系统控制简单、调速特性好，一直是调速传动领域中的重要组成部分。
现代的直流传动系统的发展方向是电动机主极永磁化及换向无刷化，而无刷直流电动机正是在这样的趋势下所发展起来的机电一体化电动机系统。
一般意义上的无刷直流电动机(Bruhless DC Motor,BLDCM)是指方波无刷直流电动机，其特征是只需简单的开关位置信号即可通过逆变桥驱动永磁电动机工作。
1975年无刷直流电动机首次出现在NASA报告中。
之后，由于高性能、低成本的第三代永磁材料的出现，以及大功率、全控型功率器件的出现，使无刷直流电动机系统获得了迅速的发展。
1977年，出现了采用钐钻永磁材料的无刷直流电动机。
之后不久，无刷直流电动机系统开始广泛采用高磁能积、高矫顽力、低成本的第三代NdFeB永磁材料，且采用霍尔元件作位置传感器，采用三相全桥驱动方式，以提高输出转矩，使其更加实用。
1986年，H.R.Bolton对方波无刷直流电动机系统进行了全面的总结，这标志着方波无刷直流电动机系统在理论上、驱动控制方法上已基本成熟。
近年来，虽然永磁直流电动机也随着永磁材料技术的发展而得到了性能的提高，依然在直流传动系统中被广泛应用，但直流传动系统已经处于无刷直流电动机大规模普及与应用的阶段。
现代交流传动系统已经由感应电动机为主发展为多机种，尤其是以永磁同步电动机的发展最为显著。
一方面，由感应电动机构成的交流调速系统性能依然不断提高，变压变频(VVVF）技术及矢量控制技术完全成熟。
通过模仿直流电动机中转矩控制的思路，采用坐标变换，把交流感应电动机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，并通过对磁通和转矩的独立控制、使感应电动机获得类似直流电动机的控制特性。
基于simulink的三相spwm逆变器的建模与仿真
基于Matlab/Simulink 的三相SPWM 逆变器的建模与仿真姓 名：** （班级：**）【摘要】随着电力电子技术，计算机技术，自动控制技术的迅速发展，PWM 技术得到了迅速发展，SPWM 正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列有点，是一种比较好的波形改善法。
它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。
SPWM 技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM 技术。
因此，研究SPWM 逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。
本文主要通过对三相SPWM 逆变器的Matlab/Simulink 建模与仿真，研究逆变电路的输入输出及其特性，以及一些参数的选择设置方法。
Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。
关键词：SPWM 三相逆变器 Mmatlab/Simulink 建模与仿真 1．三相电压型桥式逆变电路该电路采用双极性控制方式，U 、V 和W 三相的PWM 控制通常公用一个三角载波c u ，三相的调制信号rU u 、rV u 和rW u 一次相差120°。
U 、V 和W 各相功率开关器件的控制规律相同，现以U 相为例来说明。
当rU u >c u 时，给上桥臂1V 以导通信号，给下桥臂4V 以关断信号，则U 相相对于直流电源假想中点'N 的输出电压2/'d UN U u =。
当rU u <c u 时，给4V 以导通信号，给1V 以关断信号，则2/-'d UN U u =。
1V 和4V 的驱动信号始终是互补的。
当给1V （4V ）加导通信号时，可能是1V （4V ）导通，也可能是二极管1D V （4D V ）续流导通，这要由阻感负载中电流的方向来决定。
准优化PWM技术在级联型多电平变流器中的应用
准优化PWM技术在级联型多电平变流器中的应用1 引言目前，多电平变流器是高压变流器研究的热点之一。
多电平变流器具有电平阶数多、谐波含量小、开关频率低、开关损耗小、开关应力小和电压等级高等优点，容易满足高压大容量场合的要求。
经过多年的研究，多电平变流器的拓扑结构主要有:二极管箝位式、电容箝位式、带分离直流电源的串联式(又称级联型多电平变流器)、三相逆变器串联式、电压自平衡式[1]。
其中，二极管钳位式和级联型多电平变流器是高压大容量变流器的两种典型拓扑结构。
级联型变流器是以电压型单相全桥逆变电路(以下称为单元模块)为基本单元，其主电路拓扑结构如图1所示，它不仅具有多电平变流器的共同优点，还具有自身独特的特点，即单元模块易封装，易模块化，便于冗余设计和故障检修;由于低压逆变电路在技术上已经比较成熟，将这些成熟的技术应用于级联型多电平变流器，有利于对级联型多电平变流器的研究，而且低压变流器的发展研究必然推动级联型变流器的发展。
因此本文将级联型变流器作为研究对象。
图1 单相级联型变流器主电路拓扑结构错时采样空间矢量法[2]和载波相移spwm技术是针对级联型变流器提出的两种调制策略。
错时采样空间矢量法是载波相移的思想与电压空间矢量的结合，具有载波相移spwm技术和电压空间矢量两者的优点，直流电压利用率较高。
载波相移spwm技术实质是spwm与多重化技术的结合，spwm计算方法简单，应用普遍，但spwm技术存在着直流电压利用率低的缺点，因此，载波相移spwm技术的直流电压利用率也比较低。
本文以载波相移spw m技术为研究对象，为了提高直流电压利用率，将准优化pwm技术应用于载波相移spwm 技术中。
2 准优化pwm技术直流电压利用率是指当调制度m=1时，变流器输出的基波电压幅值与直流电源电压e的比值。
提高直流电压利用率可以提高变流器的输出能力。
通过对spwm输出波形的谐波分析可知，spwm三相逆变器输出线电压的基波幅值为，线电压直流电压利用率只有≈0.866<1，直流电压利用率不高，这是spwm的缺点之一[3]。
三相SPWM逆变器的调制建模和仿真详解
三相SPWM逆变器的调制建模和仿真详解随着电力电子技术的发展，SPWM正弦脉宽调制法正逐渐被人们熟悉，这项技术的特点是通用性强，原理简单。
具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波，设计简单，是一种比较好的波形改善法。
它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。
由于大功率电力电子装置的结构复杂，若直接对装置进行实验，且代价高费时费力，故在研制过程中需要借助计算机仿真技术，对装置的运行机理与特性，控制方法的有效性进行试验，以预测并解决问题，缩短研制时间。
MATLAB软件具有强大的数值计算功能，方便直观的Simulink建模环境，使复杂电力电子装置的建模与仿真成为可能。
本文利用MATLAB／Simulink为SPWM逆变电路建立系统仿真模型，并对其输出特性进行仿真分析。
首先介绍的是三相电压型桥式逆变电路原理，其次阐述了SPWM逆变器的工作原理及特点，最后详细介绍了三相电压源SPWM逆变器的建模与仿真结构，具体的跟随小编一起了解一下。
一、三相电压型桥式逆变电路三相电压型桥式逆变电路如图1所示，电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式也是180导电方式，即每个桥臂的导电角度为180，同一相上下2个桥臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120。
这样，在任一瞬间，将有3个桥臂同时导通。
可能是上面一个臂下面2个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。
因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此也被称为纵向换流。
当urU》uc时，给上桥V1臂以导通信号，给下桥臂V4以关断信号，则U相相对于电源假想中点N的输出电压uUN=Ud／2。
当urU《uc时，给V4导通，给V1关断，则uUN=Ud／2。
V1和V4的驱动信号始终是互补的。
当给V1（V4）加导通信号时，可能是V1（V4）导通，也可能是二极管VD1（VD4）续流导通。
二、SPWM逆变器的工作原理及特点SPWM，他是根据面积等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。
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率越高， 越大。 影响 假设这 段时间 长度为３．调 Ｎ， 制频 ｓ 率为５， ｋ采用双极性调制， Ｍ ＴＡ 进行仿真， 通过 Ａ Ｌ Ｂ 得 图５ 及图６ 所示的波 形。
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卑电源技术及电动汽车驱动技术。
行了详细的分析并提 出了解决方法。 关键词：Ｐ Ｍ Ｍ ＴＡ 死区时间 ＳＷ ＡＬＢ
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４ 死区时间对 Ｓ ＷＭ的影响 Ｐ
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３ 各种 ＳＷＭ算法的分析 Ｐ
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想， 由于三角波是超越方程， 正弦信号用单片机产生 也较困难， 因此， 传统方法较难实现。 现在有许多新方 法 产生， 这些方法实现简单但对生成的正弦波影响不 大， 如对称规则采样法， 双缘调制法等。 Ｍ ＴＡ 是一个高级的数学分析与运算软件， Ａ ＬＢ
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样的数据存为 ｎ ，
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法， 实际上是降低开 关频率， 增加了中断时间， 从而降 低中断延迟时间的 影响， 使基波的幅值得到提高。
６ 结语
ＳＷ ＣＡ 变换中常用的 Ｐ Ｍ是Ｄ ／ Ｃ 控制方法。 采用 Ｍ ＴＡ 进行辅助设计， Ａ ＬＢ 可极大地减少工作量， 并可 对各种ＳＷ Ｐ Ｍ方法进行仿真，由于无寄生电路参数 的影响， 这种仿真更能说明各种方法的优劣。 本文还 对ＳＷ Ｐ Ｍ变换实际工作时死区时间和中断延迟时间 的影响 进行了 分析， 并提出 解决方法。
２０ 年全国电源技术研讨会论文集 ０１
采用Ｍ ＴＡ 对ＳＷ Ａ Ｌ Ｂ Ｐ Ｍ进行辅助设计
国 技大学机电 防科 工程及自 动化学 单 院 庆晓 潘孟 李 怡 （ 春 圣 长沙 ４０７） １ ３ ０
摘 要： 阐述了 采用Ｍ Ｔ Ａ 进行 ＳＷＭ的设计和分析的方法， ＡＬ Ｂ Ｐ 并对ＳＷＭ控制中常见的问题进 Ｐ
ａａ ｚ ｉｄ ａ ａｄ ｓ ｖ ｌｗｙ ｓｐ ｖ ｅ ｎｌｅ ｎ ｉ ｎ ｔ ｏ ａ ｅ ｉ ｌ ｍ ｉ ｄ ｙ ｄ ｅ ｌ ｈ ｌ ｂ ａ ｓ ｔ ｅ ａｏ ｄ
Ｓ ＷＭ Ｍ Ｔ Ａ ， ｄｔ ｅ Ｐ ， Ｌ ＢＤ ａ－ｍ Ａ ｅ ｉ
概述 传统的Ｓ Ｍ采用频率数倍于正弦波的三角 Ｗ Ｐ 波调制正弦波， 可得到近似于正弦波的输出。三角 波的频率越高， 即载波比 越高， 谐波的频率就越高， 输出端滤波器就更容易去除谐波。在输出频率固定 的场合，如正弦波逆变电源 ，其输出频率固定在 ５Ｈ 左右， ０： 这种场合采用软件设计可降低系统的成 本， 一般将数据存人存储器， 通过 Ｃ Ｕ的定时器中 Ｐ 断调用可完成 ＳＷ Ｐ Ｍ控制。在变频场合， 如三相交 流异步电机的驱动，由于需要输出三相变频的Ｓ－ Ｐ Ｗ Ｍ信号， 一般采用 ８５ 可编程定时器，以减少 ２４ ＣＵ Ｐ 的工作量。
远， 差值的 绝对值逐渐增大。以 下子程序为 计算交点 的Ｍ ＴＡ 程序。 为 ＡＬＢ ｘ 基波数据， 为 Ｙ 载波数据， 二为 交点时刻数据。
ｆ ｉ ２ｎ 二 ： ｏ ｒ
ｉａ （（ 一 （） 二ｂ（（ ） ｆ ｂ ｘｉ Ｙ ｉ （ｓ ） ）＜ ａｓ ｉ １ ｘ ＋ ＆ ａ （（ 一 （ ） 二ｂ（（一 ） （ ｓｘｉ Ｙｉ ＜ ａｓ二ｉ １ ｂ ） ） ｍｊ二ｉ （ ； ）
圈６ 。 。 ３ 二ｋｚ未 死区 二． ， ５Ｈ， 考虑 时同 ９了
双极性调制对应拾出频讲
１０ ５０
１０ ００ ５０ ０
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０ １ ０ ０ 图３
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由图５ 可见， 及图６ 在双极性调制下， 死区时间 对输出的影响较小。 将调制方法改为 单极性调制， 上 同以 参数， 仿真 结果如图７ 及图８ 所示。 由图７ 可见， 及图８ 在单极性调制下， 时间 死区 明显减小了 基波的幅值， 降低了 直流电 甩率， 压利 在 实际应用中， 设计定时常数应考虑死区 时间的 影响。 一般应予在扣除。
由于采用ＳＷＭ调制的电 Ｐ 源其主电路一般采用桥 式结构， 止上下桥臂同时 为防 导通， 在切换过程中 设置
一死区时间， 般为 一 几个脚。 在这段时间内， 输出电压
为零。 死区时间对输出波形的 影响与调制频率有关， 频
２ 口 ，，，－ 一 一－一 口 口尸，，， 分 叫 一 ‘ 一１
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吗 耐 ｜ 耐 ｜ 耐
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以 分析若无特殊说明， 下的 均基于双极型调制，
基频为５Ｈ 的ＳＷＭ控制。 ０ｚ Ｐ
ｐｔ ， ＇ ｂ） ｌ（ Ｐ、 ； ｏｆ ， 由以 上程序可得输出 频谱图， 如图１ 所示。
图１ 横 为 字 率，字ｎ 应的 率ｆ ５ｎ 数 频 数 对 频 ＝０ 中 轴 将 角 频 高４ 输出 图 提 倍， 频谱 如图２ 示。 三 波 率 所
Ｐ 经 典 ＳＷＭ 法输 出频谱
５ 中断程序时间的影响及其对策
０ ５０ Ｄ０
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５０ 。
２０ 年全国电源技术研讨会论文集 ０１
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图４ 对称规则采样法的徐出须语
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０ Ｊ ５ 一 ２０ ０ ０ 一 ０ １一 １ 一 ０ ０ ０ ０ ５ ０ ０ ０
图２ ｍ二 ． ＝ Ｈ 对应的恰＜ ０９， ０ ： ４ｆ １ｋ ｋ 频谱
２ Ｐ Ｍ数据的计算 Ｗ Ｓ
采用 Ｍ Ｔ Ｂ Ａ 可方便地得到正弦波与三角波的 ＡＬ 交点。 在判断交点时， 可通过交点的数学定义来判 断。 所谓交点， 就是在交点附近时刻两函数之差值的 绝对值趋于。 而在交点附近的 ， 极小区域， 离交点越
２０ 年全 国电源技术研讨会论 文集 ０１
大简化。 以单极性ＳＷ Ｐ Ｍ调制为例， Ｍ ＴＡ 分 采用 Ａ Ｌ Ｂ 析比 较两种方法对应的输出波形。对应条件： 调制系 数 ｍ二 ．７三角波频率： ６。 及图４ ０９． ， １ ｋ图３ ． 示意出 采 用该法对应的输出频谱。 可见， 采用对称采样法后， 基频会有所提高， 而谐
波成分大大减少。
图８ 二．３ ＝ ， ｚ 考虑死区 。 ， Ｈ 未 ａ ９ｆｋ 时间
单极性调制对应愉 出 频语
图１ ａ 。９， ＯＨ 对应的检出 ０ 二 ． ＝ ： ５ｆ ｋ ｌ 频讲 未考虑中断延迟时间
在单片机采用本身定时器以实现 ＳＷ Ｐ Ｍ控制 时， 于将定时常数写人定时 由 器需要在定时中断服务 程序中 完成， 断响应到定时器进行下一次记数开 从中 始有一段时间， 我们称为中断延迟时间。 一般情况下， 计算出中断延迟时间， 然后在定时常数中予以 扣除， 就可以 消除中 断延迟时间 对输出的影响。 但在一些场 合， 调制系数大于０９ 正弦波与三角波幅值几乎 如 ．， 相等的 那一段， 此时的定时常数非常短， 小于中 断延 迟时间， 无法进行扣除， 就是说， 定时常数的时间 必须 大于中 断延迟时间。 当调制系数接近于 １ 或调制比 很 高的情况下， 中断延迟时间 对输出有较大影响， 表现 在输出的电压幅值无法进一步增大。采用Ｍ ＴＡ ＡＬＢ 仿真的 波形如图９ 及图１ 所示。 ０ ＿ 可 由 见， 于中断延迟Ｏ间的影响， ｔ ｌ 随着调制比的 进一步 增加， 基频并未得到有效的 增强， 谐波成分 而 的幅值却得到增加。 为降低中 断延迟时间的 影响， 提高直流电压的利 用率， 在定时常数对应时间小于中断延迟时间的区 域， 采用降低调制比， 可以 但保留 调制系数不变的 方