三相桥式PWM逆变器仿真研究-城建课设
基于MATLAB的三相桥式PWM逆变电路的状态空间分析与仿真_本科课程设计论文
在电力电子中把直流电变为交流电称为逆变。逆变电路的应用非常广泛，如在直流电源向负载供电时需要交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分也是逆变电路。本文重点根据三相电压型PWM整流器的原理和特点，对PWM控制电路进行了相应的分析，在此基础上对PWM电路后面所接的L-C滤波电路和R-L负载电路运用状态空间法建立了模型。最后采用MATLAB7.1软件搭建了相应的仿真平台，取得了较好的仿真结果。
1.2
由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作N等分。然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。这样，由N个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM波形。由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，也就是说，这种交一直一交变频器中的整流器采用不可控的二极管整流器就可以了。逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时，驱动相应开关器件的信号也应为与形状相似的一系列脉冲波形，这是很容易推断出来的。从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。但较为实用的办法是引用通信技术中的“调制”这一概念，以所期望的波形(在这里是正弦波)作为调制波(Modulation Wave )，而受它调制的信号称为载波(Carrier Wave )。在SPWM中常用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波是上下宽线性对称变化的波形，当它与任何一个光滑的曲线相交时，在交点的时刻控制开关器件的通断，即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲，这正是SPWM所需要的结果。从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。
基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告
基于matlab 的三相桥式PWM 逆变电路的仿真实验报告一、小组成员指导教师二、实验目的1. 深入理解三相桥式 PWM 逆变电路的工作原理。
2. 使用 simulink 和 simpowersystem 工具箱搭建三相桥式 PWM 逆变电路的仿真框图.3. 观察在 PWM 控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。
4. 分别改变三角波的频率和正弦波的幅值, 观察电路的频谱图并进行谐波分析。
三、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem五、实验模块介绍BSi∏* WIVt正弦波， 电路常用到的正弦信号模 块，双击图标,在弹出的窗 口中调整相关参数。
其信号 生成方式有两种：Time based 和SamPle based .OKCancelHelPI,J3. E E 示波器，其模块可以接受多个输入信号，每个端口的输入信号都将在 一个坐标轴中显示。
2.锯齿波发RePeat ing j t able (mask)OIItPUt 炷 repeating SeQUeTlCe Of niunbers SPeCified Ln a IabIe Of I IJH 亡-ValiL 亡 pairs. VaItLeS □f tiinft ShOUIti be JilorL OtoniCalIy IrLCrea≤in⅛ ・生器，产生一个时基和高度 可调的锯齿波序列。
⅞⅛ SOUrCe BlCCk Parameter^r RePtating SeqUtnCeS-ErqU-⅞-π茜ParaJiieterETinIe ValUftEiFUnCtiOn BloCk P ⅛ramet 亡rm ： RelatianaI OPeratOr 屋Relational OperatorAPPl ie≡ the selected re IatLOIlaI OlPerator to t h.E inpu Ieft ） input 79xreΞpQΓL^ j ζ□ the it st Qp ⅞Eand ・Main Si SnaI Attr ibu ，t e S Kelatianal OPeratclr ：∖-∣ 。
三相桥式PWM逆变器仿真研究-城建课设(DOC)
运动控制系统课程设计课题：三相桥式PWM逆变器仿真研究系别：专业：姓名：学号：成绩：河南城建学院目录一、设计目的 (2)二、设计任务及要求 (2)三、方案设计 (2)1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理 (2)2、状态空间模型 (3)3、系统的可控性和可观测性 (6)3.1 可控性判断 (6)3.2 可观测性判断 (6)4、整体方案设计 (7)5、仿真建模 (7)5.2三相桥式PWM逆变电路仿真建模 (9)5.3三相逆变电源总体电路仿真建模 (11)6、仿真结果 (11)6.1直流升压斩波电路仿真结果 (11)6.2三相桥式PWM逆变电路仿真实现结果 (12)6.3闭环反馈电路仿真实现结果 (13)6.4三相逆变电源总体仿真实现结果 (13)四、心得体会 (15)五、参考文献 (16)一、设计目的随着电力电子技术，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，PWM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。
PWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。
因此，研究PWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。
二、设计任务及要求自拟负载，可选用电机或阻感负载等，画出系统主电路和控制电路的结构图，并进行仿真或实验验证系统的合理性。
三、方案设计1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理Nuuu图1 三相桥式PWM型逆变电路图1是三相桥式逆变电路，这种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波载波c u ，三相的调制信号rU u 、rV u 和rW u 依次相差120°。
U 、V 和W 各相功率开关器件的控制规律相同，现以U 为例来说明。
当c rU u u >时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U 相相对于直流电源假想中点'N 的输出电压2/'N d U U u = 。
三相电压型桥式逆变电路设计及仿真
三相电压型桥式逆变电路设计及仿真摘要：在电力电子这门技术短短几十年的发展历程中,这门技术应用于工业、电力、铁路、通信、城轨、电网、航天航空等多个领域。
逆变器作为电力电子重要转换装置，即将直流电转变成交流电，往往在其中利用不同的开断控制器件可以在不同场合下满足各种用户的需求。
关键词：三相；电压型桥式；逆变器；电路设计；引言逆变技术是一种应用功率半导体器件将直流电变换为交流电的变流技术。
随着电力半导体器件的发展，逆变技术广泛应用于航空、电动汽车、新能源和并网逆变等方面。
由电力电子功率半导体器件组成的逆变电路是逆变器中的核心部分，由于功率器件处于不停的开关状态，导致逆变电路成为系统的薄弱装置，是主要的失效组件。
在整个逆变系统中，任何一个器件的故障或者损坏都会导致整个电路甚至系统的瘫痪，造成严重的安全事故或经济损失，因此提高功率器件的可靠性是提高整个逆变系统可靠性的重要环节。
1三相逆变器结构本文所研究的三相逆变器采用三相三线制结构，如图1所示，其中Lf和Cf分别为LC滤波器的滤波电感和滤波电容。
三相三线制结构无法直接为单相负荷供电，可采用附加△/Y变压器等方法引出中线。
当负荷为不平衡或非线性负荷时，对图1所示结构来说，电压控制目标是保证三相输出线电压对称。
图1三相逆变器结构2电路设计论文中所探讨的三相电压型桥式逆变器电路，选用一个额定输出功率为3KVA的三相逆变器为主要实验对象。
该实验对象的主要参数如下：（1）直流输入电压：DC800V（2）输出线电压：AC220V±2%（3）输出相电压：AC160V±2%（4）额定输出频率：50HZ（5）额定功率因素：COSφ=0.8（6）额定输出功率：3KVA（7）总谐波畸变率＜5%（8）该实验对象的额定输出功率为3KVA，因为三相电压型桥式逆变器的电路结构为三相对称型，所以可知其每一相的输出功率都为额定功率的1/3。
再根据额定电流的计算公式，可以得到其额定输出电流为：又知道其功率因素，则可得到每相的无功电流Iq和有功电流Ip分别为：在电路运行的时候，要综合考虑多种情况。
三相电压型桥式逆变电路仿真
电力电子大作业题目试建立三相电压型桥式逆变电路仿真模型，通过仿真叙述阻感负载时180°方波驱动导通方式下的换相过程，重点分析φ＜60°时的开关V5、V6、V1到V6、V1、V2中换流过程中由三个开关同时工作过渡到两个开关和一个二极管同时工作的换相过程及φ＞60°时由两个开关和一个二极管同时工作过渡到一个开关和两个二极管工作的换相过程，并解释其产生原因。
给出两种状态下输出线电压、相电压和电流的波形。
参数：相电压220V,负载电阻10Ω,电感值自己设定。
要求：题目、仿真模型图、各种参数、仿真模型图各部分说明、工作过程叙述、两种状态的各种输出波形图、依据输出波形重点分析部分，结论。
篇幅：不限。
电路原理图：仿真电路电路参数电路参数的设定：依据题目要求相电压有效值为220V,而输出相电压UN U 的有效值与输入电压d U 满足关系UN U =0.471d U ，因此电源电压设为467V;实验仿真时该系统不允许直流电源直接并联电容，故将电源串连一个很小电阻0.001Ω;负载电阻为10Ω。
各触发脉冲参数：选取电抗值tan=2fL/R当选取 =40°时电感的参数=70°时电感参数仿真波形=40 时Φ=40°时的相电压波形图单位：X/s ，Y/VΦ=40°时的线电压波形图单位：X/s，Y/VΦ=40°时的相电流波形图单位：X/s，Y/A=70 时Φ=70°时相电压波形图单位：X/s，Y/VΦ=70°时线电压波形图单位X/s，Y/VΦ=70°时相电流波形图单位X/s，Y/V仿真模型说明1、电路原理图2、工作过程分析电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式为180°导电，即每个桥臂的导电角为180°。
同一相上下桥臂交替导电。
各相开始导电的时间依次相差120°。
在一个周期内，六个开关管触发导通的次序为V1-V2-V3-V4-V5-V6，依次相隔60°，任意时刻均有三个管子同时导通。
基于PWM控制的三相逆变电路仿真研究
２ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｈｏ ｈ ａ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ８ ）
表 明 了模 型的 可行 性 。 关 键词 ： 逆 变 电路 ； Ｓ Ｐ ＷＭ； 滞环控 制
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ７ ３ ４
文献标 志码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ６ ７ １ — ０ ４ ３ ６ （ ２ ０ １ ６） ０ ６ — ０ ０ ３ ８ — ０ ４
Ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｔｈｒ ｅ ｅ Ｐｈ ａ ｓ ｅ Ｉ ｎｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＰＷ Ｍ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｐ ｕ １ ｓ ｅ — ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ ｐ Ｗ Ｍ ）ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｉ Ｓ ａ ｃ ｏ ｍ ｍｏ ｎ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｆ ｏ ｒ ａ ｎ １ ｎ ｖ ｅ ｔ ｒ ｅ ｒ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ０ ４ ３ ６ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６ ． ０ ０ ９
基于 Ｐ ＷＭ 控 制 的三 相 逆 变 电路 仿 真 研 究
柴 济 民 ， 肖进 ， 郭 建 江
（ １ ． 常 州 工学 院 电气 与 光 电工 程 学 院 ， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ ３ ２；
ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｍｏ ｄｅ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ｉ ｎ ｖｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ； ｓ ｉ ｎ ｕｓ ｏ ｉ ｄ ａ ｌ ｐ ｕｌ ｓ ｅ — ｗｉ ｄ ｈ ｔ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｈ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ
三相桥式PWM逆变电路设计
三相桥式PWM逆变电路设计一、设计原理三相桥式PWM逆变电路主要由桥式整流器、滤波器和逆变器三部分组成。
首先，桥式整流器将输入的交流电源转换为直流电源，然后通过滤波器对直流电进行滤波，使其变为平滑的直流信号。
最后，逆变器将平滑的直流信号通过逆变操作转换为所需的交流输出信号。
在逆变过程中，PWM技术（脉冲宽度调制）被应用于控制逆变器开关管的开关动态。
PWM技术通过调整开关管的导通时间和非导通时间，控制输出波形的频率和幅值，从而实现对输出电压的精确控制。
脉冲宽度与输出电压大小成正比，因此可以通过改变脉冲宽度比例来调节输出电压的大小。
二、关键步骤1.选择合适的开关管：逆变电路中使用的开关管需要能够承受高电压和高电流，并具有快速开关速度和低开关损耗。
常用的开关管有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等。
2.确定工作频率：逆变器的工作频率决定了逆变器的输出波形的周期。
工作频率一般选取在几KHz到几十KHz之间。
3.设计PWM控制电路：通过选择合适的控制器（如DSP、FPGA或微控制器）和编程，实现对逆变电路的脉冲宽度调制控制。
根据输出电压的需求和开关管的性能参数，计算脉冲宽度的比例关系。
4.设计滤波器：滤波器的作用是将逆变器输出的脉冲波形平滑为纯正弦波形，以降低输出谐波和滤除高频噪声。
滤波器一般由电感和电容组成，其设计需要根据输出电压的需求和带宽进行计算。
5.功率管的散热设计：功率管在工作过程中会产生热量，需要进行有效的散热设计，以保证逆变电路的稳定和可靠性。
散热设计主要包括散热器的选择和散热风扇的设计。
6.过流和过压保护：逆变电路需要添加过流和过压保护电路，以防止过载和电路故障对设备和电源的损坏。
三、设计小提示1.合理选择开关管的型号和参数，避免过分浪费和过度损耗。
2.控制器的选择要考虑其计算能力和控制精度，以满足实际需求。
3.设计滤波器时要注意对过多谐波的抑制，以防干扰其他设备的正常运行。
三相电压型PWM变流器的动态建模及其控制仿真
摘要电力电子系统一般由电力电子变换器、PWM调制器、驱动电路、反馈单元构成，电力电子系统静、动态性能的好坏与反馈控制设计密切相关。
要进行反馈控制设计，首先要了解被控对象的动态模型。
三相电压型PWM变流器是一种典型的电力电子变换器，研究其动态建模及其控制具有代表意义。
本文首先分析了三相电压型PWM整流器的工作原理，并分析给出了其主电路开关函数的数学模型和坐标转换的dq数学模型。
然后通过分析三相电压型PWM的控制方法，介绍了双闭环控制的基本原理，并分别对电压外环控制、电流内环控制、PWM发生单元等各子系统进行了详细的分析论述，计算了交流侧电感和直流侧电容的基本参数，推导出PWM整流器双闭环控制系统的传递函数框图并计算了电流调节器和电压调节器的参数，最后通过Matlab/Simulink对三相电压型PWM整流器进行了仿真分析。
关键词：三相电压型PWM整流器；双闭环控制；相控整流；仿真分析AbstractPower electr onics system gen erally by power electro nic conv erters, PWM modulator, driv ing circuit, feedback unit con stituti on, power electr onics system dyn amic performa nee is bad, the stand or fall of closely related with feedback control design. To feedback control desig n, must first un dersta nd the dyn amic model of the con trolled object. Three curre nt source PWM converter is a kind of typical power electronic converters, researchon its dynamic modeli ng and con trol represe ntative meaning.Firstly, the paper analyzes the working princeple of three-phasevoltage-source PWM rectifier, and analyzes its main circuit mathematical model which based on switch function and the mathematical models of dq coord in ate tran sformatio n. The n we in troduce the basic prin ciples of double closed loop con trol by an alyz ing the three-phasevoltage-source PWM con trol method, and outer loop con trol voltage, respectively, inner curre nt loop con trol, PWM generation unit and other subsystems were analyzed and discussed in detail. The basic parameters of AC side inductanee and DC side capacitanee is calculated and the PWM rectifier dual closed loop control system transfer function block diagram is derived and the curre nt regulator and voltage regulator parameters is calculated.。
三相SSPWM逆变电路的建模及应用仿真
三相SSPWM 逆变电路的建模及应用仿真一、电路原理1、三相逆变电路原理图1 采用IGBT 作为开关器件的三相桥式电压型逆变电路。
图1 三相PWM 逆变电路当c rU U U >时，给V1导通信号，给V4关断信号，2/`'d UN U U =； 当c rU U U <时，给V4导通信号，给V1关断信号，2/`'d UN U U -=。
当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是VD1 ( VD4 )导通。
`'UN U 、`'VN U 和`'WN U 的PWM 波形只有2/d U+两种电平。
UV U 波形可由`'UN U 、`'VN U 得出，当1和6通时，UV U =Ud ，当3和4通时，UV U =Ud -，当1和3或4和6通时，UV U =0。
VW U 、WU U 的波形可同理得出。
2、正弦脉冲宽度调制SPWM 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 控制技术的重要理论基础是面积等效原理，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。
下面分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。
把正弦半波分成N 等分，就可以把正弦半波看成由N 个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。
如果把这些脉冲序列用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就可得到图2所示的脉冲序列，这就是PWM 波形。
像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形，也称为SPWM 波。
如图2所示。
tV t v m ωsin )(1=0tω4θ5θππ21θ2θ3θ7θ8θ9θππ210πtωdV dV -)(t v ab (b))(t v 103π1245109876105π107π109π1θ=2θ=0(a)(b)SPWM 等效电压(a)正弦电压312345图2 SPWM 调制原理SPWM 调制方式根据载波三角波的不同，可以分为单极性和双极性两种，分别称为SSPWM 和BSPWM 。
三相桥式spwm逆变电路的设计及仿真课程设计
院（系）：电气工程学院摘要根据三相桥式SPWM逆变电路的工作原理以及特点，采用Simulink中的相关模块建立仿真模型，仿真分析其典型电流、电压波形和工作过程，得到了三相桥式SPWM控制波、负载线电压、负载相电压、负载相电流、负载中性点电压、电源电流波形，解决了三相桥式SPWM逆变电路教学中的难点问题。
利用该模型辅助三相桥式SPWM逆变电路教学，直观生动，交互性强，动态显示传真波形。
论述了单项正弦波逆变器的工作原理，介绍了SG3524的功能及产生SPWM波的方法，对逆变器的控制及保护电路做了详细介绍，给出了输出电压波形的实验结果。
关键词：三相桥式SPWM逆变；Simulink；仿真；波形；目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (2)2.1三相桥式SPWM逆变电路的设计内容及要求........ 错误!未定义书签。
2.2SPWM逆变器的工作原理 ........................ 错误!未定义书签。
第3章 SPWM逆变器的工作原理. (4)3.1工作原理 (4)3.2 控制方式 (5)3.2.1单极性正弦脉宽调制 (5)3.2.2双极性正弦脉宽调制 (6)3.3 正弦脉宽调制的调制算法 (7)3.3.1 自然采样法 (7)3.3.2规则采样法 (7)3.3.3 双极性正弦波等面积法 (7)第四章MATLAB仿真设计 (8)4.1 主电路 (8)4.2 控制电路设计 (9)4.3仿真结果与分析 (10)第五章课程设计总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论电力电子技术是跨越电力技术、电子技术和控制技术理论三个领域的一门新兴交叉学科，它主要研究应用了电路领域的各种电力半导体器件及其装置，以实现对电能的变换和控制。
它可以看成是弱电控制强电的技术，是弱电和强电之间的接口。
电力电子技术广泛应用于一般工业、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等。
该课程已成为电气工程与自动化、自动化、电力系统自动化等电类专业的重要专业基础课。
三相电压型PWM整流器仿真课程设计
第1章绪论1.1PWM整流器概述随着电力电子技术的发展，功率半导体开关器件性能不断提高，已从早期广泛使用的半控型功率半导体开关，如普通晶闸管(SCR)发展到如今性能各异且类型诸多的全控型功率开关．如双极型晶体管(BJT)、门极关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、集成门极换向晶闸管(IGcT)、电力场效应晶体管(MOSFET) 以及场控晶闸管(McT)等。
而20世纪90年代发展起来的智能型功率模块(IPM)则开创了功率半导体开关器件新的发展方向。
功率半导体开关器件技术的进步，促进了电力电子变流装置技术的迅速发展，出现了以脉宽调制(PWM)控制为基础的各类变流装置，如变频器、逆变电源、高频开关电源以及各类特种变流器等，这些变流装置在国民经济各领域中取得了广泛应用。
但是，目前这些变流装置很大一部分需要整流环节以获得直流电压，由于常规整流环节广泛采用了二极管不控整流电路或晶闸管相控整流电路．因而对电网注入了大量谐波及无功，造成了严重的电网“污染”。
治理这种电网“污染”最根本措施就是，要求变流装置实现网侧电流正弦化且运行于单位功率因数。
因此，作为电网主要“污染”源的整流器，首先受到了学术界的关注，并开展了大量研究工作。
其主要思路就是将PWM 技术引入整流器的控制之中，使整流器网侧电流正弦化且可运行于单位功率因数。
根据能量是否可双向流动，派生出两类不同拓扑结构的PWM整流器，即可逆PWM 整流器和不可逆PWM整流器。
本论文只讨论能量可双向流动的可逆PWM整流器及控制策略，以下所称PWM整流器均指可逆PWM整流器。
第2章PWM整流器的拓扑结构及工作原理2.1PWM整流器原理概述从电力电子技术发展来看，整流器是较早应用的一种AC／DC变换装置。
整流器的发展经历了由不控整流器(二极管整流)、相控整流器(晶闸管整流)到PWM 整流器(可关断功率开关)的发展历程。
传统的相控整流器，虽应用时间较长，技术也较成熟，且被广泛使用，但仍然存在以下问题：(1) 晶闸管换流引起网侧电压波形畸变；(2) 网侧谐波电流对电网产生谐波“污染”；．(3) 深控时网侧功率因数降低；(4) 闭环控制时动态响应相对较慢。
三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验
三相桥式电压型逆变器电路的建模与仿真实验摘要：本文在对三相桥式电压型逆变电路做出理论分析的基础上，建立了基于MATLAB的三相桥式电压型逆变电路的仿真模型并对其进行分析与研究，用MATLAB 软件自带的工具箱进行仿真，给出了仿真结果，验证了所建模型的正确性。
关键词：逆变；MATLAB；仿真第一章概述1.1电力电子技术顾名思义，可以粗略地理解，所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。
电力电子技术中所变换的"电能"和"电力系统"所指的"电力"是有一定差别的。
两者都指"电能"，但后者更具体，特指电力网的"电力"，前者则更一般些。
具体地说，电力电子技术就是对电能进行变换和控制的电子技术。
更具体一点，电力电子技术是通过对电子运动的控制对电能进行变换和控制的电子技术。
其中，用来实现对电子的运动进行控制的器件叫电力电子器件。
目前所用的电力电子器件均由半导体材料制成，故也称电力半导体器件。
电力电子技术所变换的"电力"，功率可以大到数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至是毫瓦级。
信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换，这是二者本质上的不同。
1.2电力电子技术的应用（1）一般工业中，采用电力电子装置对各种交直流电动机进行调速，一些对调速性能要求不高的大型鼓风机近年来也采用变频装置以达到节能的目的，除此之外，有些对调速没有特别要求的电机为了避免启动时的电流冲击而采用软启动装置，这种软启动装置也是电力电子装置。
电化学工业大量使用直流电源，电解铝、电解食盐水以及电镀装置均需要大容量整流电源。
电力电子产品还大量应用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
三相逆变器仿真
学号：0121111360719课程设计题目三相逆变器仿真学院自动化学院专业自动化班级自动化1103班姓名黄诚指导教师吴勇2014 年 1 月9 日目录1概述及设计要求 (1)1.1概述 (1)1.2设计要求 (1)2方案比较及认证 (2)2.1升压电路模块方案选择 (2)2.2逆变电路方案选择 (2)2.3闭环反馈电路设计 (2)2.4总体电路方案设计 (2)3系统原理说明 (4)3.1升压斩波电路 (4)3.2三相电压型桥式逆变电路 (4)3.3SPWM逆变器的工作原理 (5)3.4S IMULINK仿真环境 (5)4 仿真建模 (7)4.1升压斩波电路仿真建模 (7)4.2三相桥式PWM逆变电路仿真建模 (8)4.3闭环反馈电路仿真建模 (8)4.4三相逆变电源总体电路仿真建模 (9)5仿真结果 (11)5.1直流升压斩波电路仿真结果 (11)5.2三相桥式PWM逆变电路仿真实现结果 (11)5.3闭环反馈电路仿真实现结果 (12)5.4三相逆变电源总体仿真实现结果 (13)6总结 (15)参考文献 (16)三相逆变器仿真1 概述及设计要求1.1 概述电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术的应用范围十分广泛，它不仅用于一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。
PWM控制技术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，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）；面积等效原理是PWM技术的重要基础理论。
本文主要通过对逆变电源的Matlab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。
实验二、三相桥式有源逆变电路的仿真实验指导书
三相桥式有源逆变电路的仿真一、实验目的和要求1.掌握三相桥式有源逆变电路的工作原理2.熟练运用MATLAB 中的simulink 模块建立三相桥式有源逆变电路的模型，并通过修改参数，得出相应的波形并分析波形得出结论。
二、实验原理1.三相桥式有源逆变电路图2.1三相桥式有源逆变原理图（b ）输出电压 （c ）触发脉冲 （d ）晶闸管导通情况图2.2三相桥式有源逆变电路相关波形2.3.1逆变工作原理三相桥式逆变电路结构如图2.2(a)所示。
如果变流器输出电压U d 与直流电机电势E D 的极性如图所示（均为上负下正）， 当电势E D 略大于平均电压U d 时，回路中产生的电流I d 为 T a V 1bV 3cV 5u d i d V 4V 6V 2R M＋－E D ＋－(a)R U E I dD d -= （1）电流I d 的流向是从E D 的正极流出而从U d 的正极流入，即电机向外输出能量，以发电状态运行；变流器则吸收能量并以交流形式回馈到交流电网，此时电路即为有源逆变工作状态。
电势E D 的极性由电机的运行状态决定，而变流器输出电压U d 的极性则取决于触发脉冲的控制角。
欲得到上述有源逆变的运行状态，显然电机应以发电状态运行，而变流器晶闸管的触发控制角α应大于π/2，或者逆变角β小于π/2。
有源逆变工作状态下，电路中输出电压的波形如图2.2(b)实线所示。
此时，晶闸管导通的大部分区域均为交流电的负电压， 晶闸管在此期间由于E D 的作用仍承受极性为正的相电压，所以输出的平均电压就为负值。
三相桥式逆变电路一个周期中的输出电压由6个形状相同的波头组成，其形状随β的不同而不同。
该电路要求6个脉冲，两脉冲之间的间隔为π/3， 分别按照1， 2， 3， …， 6的顺序依次发出，其脉冲宽度应大于π/3或者采用“双窄脉冲”输出。
上述电路中， 晶闸管阻断期间主要承受正向电压， 而且最大值为线电压的峰值。
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.运动控制系统课程设计课题：三相桥式PWM逆变器仿真研究系别：专业：姓名：学号：成绩：城建学院目录一、设计目的 (2)二、设计任务及要求 (2)三、方案设计 (2)1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理 (2)2、状态空间模型 (3)3、系统的可控性和可观测性 (6)3.1 可控性判断 (6)3.2 可观测性判断 (6)4、整体方案设计 (7)5、仿真建模 (8)5.2三相桥式PWM逆变电路仿真建模 (10)5.3三相逆变电源总体电路仿真建模 (12)6、仿真结果 (13)6.1直流升压斩波电路仿真结果 (13)6.2三相桥式PWM逆变电路仿真实现结果 (14)6.3闭环反馈电路仿真实现结果 (14)6.4三相逆变电源总体仿真实现结果 (15)四、心得体会 (17)五、参考文献 (18)一、设计目的随着电力电子技术，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，PWM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。
PWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。
因此，研究PWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。
二、设计任务及要求自拟负载，可选用电机或阻感负载等，画出系统主电路和控制电路的结构图，并进行仿真或实验验证系统的合理性。
三、方案设计1、三相桥式PWM逆变电路的工作原理Nuuu图1 三相桥式PWM型逆变电路图1是三相桥式逆变电路，这种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波载波c u ，三相的调制信号rU u 、rV u 和rW u 依次相差120°。
U 、V 和W 各相功率开关器件的控制规律相同，现以U 为例来说明。
当c rU u u >时，上桥臂V1导通，下桥臂V4关断，则U 相相对于直流电源假想中点'N 的输出电压2/'N d U U u = 。
当c rU u u <时，V4导通，V1关断，则2/'N d U U u -=。
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，这要由阻感负载中电流的方向来决定。
'UN u 、'VN u 和'WN u 的PWM 波形都只有2/d U ±两种电平。
2、状态空间模型图2显示了L-C 输出滤波器得到的电流和电压方程。
图2 L-C 输出滤波器得到的电流和电压方程根据基尔霍夫定律，节点a 、b 、c 可列出下列电流方程方程 节点a ：0=-+-=-+-dtdV C dt dV C i i i i i i LABf LCA fLA A LAB LCA LA A （1-1）节点b ：0=-+-=-+-dtdV C dt dV C i i i i i i LBC f LABfLB B LBC LAB LB B （1-2） 节点c ：0=-+-=-+-dtdV C dt dV C i i i i i i LCAf LBC fLC C LCA LBC LC C （1-3） 其中，dt dV C i LAB fLAB =，dt dV C i LBC f LBC =，dtdV C i LCAf LCA = 0=++LCA LBC LAB V V V （1-4）由以上四式计算可得：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=+--=-=+--=-=+--=)(31)(31)(31)(31)(31)(31LCA CA f LA LC A C f LCA LBC BC fLC LB C B f LBCLAB AB f LB LA B A f LAB i i C i i i i C dtdV i i C i i i i C dt dV i i C i i i i C dt dV （1-5） 根据基尔霍夫定律，可列出逆变电路输出部分的电压方程：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=-+=+=-+=+=-+=------LCA CA f Lf A LCA Lf C iCALBC BC fLf C LBC Lf B iBC LAB AB f Lf B LAB Lf A iABV dt di L V V V V V dt di L V V V V V dtdi L V V V V （1-6） 由（1-6）式可转化为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧+-=+-=+-=iCAf LCA f CA iBC f LBC f BCiAB f LAB f AB V L V L dt di V L V L dt di V L V L dt di 111111 (1-7)根据基尔霍夫定律，可以列出负载回路的电压方程：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=-+-=+=-+-=+=-+-=LCA Load LCA Load LA LC Load ALoad CLoad LCA LBC Load LBC Load LC LB Load C Load BLoad LBC LAB Load LAB Load LB LA Load B Load ALoad LAB i R dtdi L i i R dt di L dt di L V i R dtdiL i i R dt di L dt di L V i R dt diL i i R dt di L dt di L V )()()( （1-8） 由（1-8）可以转化成⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧+-=+-=+-=LCA LOAD LCA LOAD LOAD LCA LBC LOADLBC LOAD LOAD LBCLAB LOADLAB LOAD LOAD LAB V L i L R dt di V L i L R dt di V L i L R dt di 111(1-9) 由此可将（1-5）、（1-7）、（1-9）写成矩阵的形式：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=+-=-=L LOAD LOAD L LOAD L i fL f L fif L I L R V L dtdI V L V L dt dII C I C dt dV 1113131 （1-10）其中， T LAB LAB LAB L V V V V ][=，T A C C B A T CA BC AB i i i i i i i i i i I ][][---==B ，T iAB iAB iAB i V V V V ][=，T LA LC LC LB L LA T LCA BC LAB L i i i i i i i iL i I ][][---==B L根据（1-10）我们可以建立此模型的状态空间模型： 状态方程：BU t AX X +=•)( 输出方程：DU CX Y +=其中，状态向量19⨯⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=L L I I V X ，输入向量[]T iCA iBC iAB V V V U =，输出向量13⨯⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=LCA LBC LAB i i i Y 系统矩阵193333333333333333330 10 0 13131 0 ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---=I L R I L I L I C I C A LOAD LOAD LOAD f f f ，输入矩阵19133313010⨯⨯⨯⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=I L B f ，输出矩阵[]9333131300⨯⨯⨯⨯=I C ，直接传递矩阵D=03、系统的可控性和可观测性3.1 可控性判断用可控性的秩判据来判断系统能控性，系统状态完全能控的充分必要条件是能控性矩阵),...,,(1B A AB B TA n -=满秩，即n B A AB B rank rankTA n ==-),...,,(1。
MATLAB 中的ctrb 指令求出可控性矩阵TA ，rankTA =9，由于可控性矩阵满秩，所以此系统可控。
调用格式为：TA =ctrb （A,B ）>> TA= ctrb (A,B); >> rank(TA) ans = 93.2 可观测性判断用系统可观测性的秩判据来判断系统能观性，系统状态完全能观的充要条件是可观测性矩阵T n CA CA C TC ),...,,(1-=满秩n CA CA C rank rankTC T n ==-),...,,(1。
MATLAB 中的obsv 指令可以求得可观测性矩阵0T ，0rankT =9，由于可观测性矩阵满秩，所以此系统可观。
调用格式为：TC =obsv （A,C ） >> TC= obsv (A,C); >> rank(TC) ans = 94、整体方案设计整体方案设计为直流斩波电路采用PWM 斩波控制的升压斩波电路，输出的直流电送往逆变电路。
逆变采用三相桥式PWM 逆变电路，采用SPWM 作为调制信号，输出PWM 波形，再经过滤波电路得到380V 、50Hz 三相交流电，在电压输出侧进行电压采样进而与理想输出值比较转换之后产生所需要的PWM 波，控制输出的稳定和准确。
系统总体框图如图2-1所示。
图3 系统总体框图5、仿真建模根据系统总体框图，可将其分为升压斩波电路，三相逆变电路（含滤波电路）和闭环反馈电路，下面分别对其进行仿真建模，然后再进行总体电路的仿真建模。
5.1升压斩波电路仿真建模升压斩波电路可以选用基本的升压斩波电路，升压斩波电路原理图如图3-1所示。
该电路的基本工作原理是：假设L和C值很大，当V处于通态时，电源E 向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因为C值很大，基本保持输出电压Uo恒定。
当V处于断态时，电源E和电感L 同时向电容C充电，并向负载提供能量。
输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。
电路输出的电压还要经逆变后滤波，故对波形的要求不是很高，与负载并联的电容C取很大，就可以达到滤波的目的，因此不需另外添加滤波电路。
图4 直流升压斩波电路由于本次设计着重于在Matlab中进行仿真建模，所以对于各种元器件的查找和仿真使用就显得尤为重要。
可以先打开SimulinkLibraryBrowser，在分类菜单中查找所需元件，也可以直接在查找栏中输入元件名称，双击查找。
在最开始的时候没有找到电阻、电容和电感，后来经过多方努力终于知道了方法，选择SimPowerSystems下拉菜单Elements类别中的SeriesRLCBranch，放入窗口后，双击该图标，在BranchType中选择相应类型，如果是电阻就选择R，如果是电感就选择L，选择完毕后单击OK按钮。