SPWM波控制逆变器双闭环PID调节器的建模与仿真

交流电机SPWM调速系统建模与动态仿真

交流电机SPWM调速系统建模与动态仿真1交流电机调速原理正弦脉宽调制技术SPWM (Sine Pulse Width Modulation)是用所期望的正弦波为“调制波”(Modulation Wave),而以N倍于调制波频率的三角波为“载波”(Carrier Wave)的一种逆变器控制技术。

SPWM技术的控制的特点是原理简单、通用性强、控制方便、调节灵活，能有效降低谐波分量、稳定输出电压，是一种比较好的波形改善法，在目前中小型逆变器中获得了广泛的应用。

1.1 SPWM控制原理(1)单极性SPWM法是指三角波载波信号Uc与正弦波调制信号Ur始终保持相同极性Uc为正的三角波，当Ur处于正半周期时，产生正向调制脉冲信号；当Ur 处于负半周期时，通过倒向电路保持同极性，产生负向调制脉冲信号，如图1-1所示。

(2)双极性SPWM法是指三角波载波信号与正弦波调制信号的极性均为正负交替改变，如图1-2所示。

载波信号Uc为正负对称的三角波，调制信号Ur 直接与Uc 进行比较，便可得到双极性SPWM脉冲。

对于三相逆变器来说，载波信号Uc可以三相共用；由正弦波发生器产生三相相位相差120°的可变幅，变频的正弦波信号Uru、Urv和Urw分别作为三相调制信号。

三相调制信号分别于Uc进行比较，可获得三相SPWM信号，利用三相SPWM信号控制相应的电子开关的开通和关断，便可得到三相双极性SPWM输出电压。

图1-2双极性SPWM原理1.2 SPWM的控制算法常用的生成SPWM波的控制算法主要有自然采样法和对称规则采样法（本文只介绍这两种）。

（1）自然采样法：按照正弦波与三角波的交点进行脉冲宽度与间隙时间的采样，从而生成SPWM波形，称为自然采样法，如图1-3所示，图中Tc为载波周期，S为脉冲宽度。

自然采样法采用计算的方法寻找三角载波Uc与参考正弦波Ur的交点作为开关值以确定SPWM的脉冲宽度，这种方法误差小、精度高，但是计算量大，难以做到实时控制，用查表法将占用大量内存，调速范围有限，一般在实际的机算计控制中不采用。

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。

电压型三相SPWM逆变器建模和仿真研究

* * * 学院本科毕业设计（论文）作者姓名指导教师学科门类所学专业题目代分类号学号密级提交论文日期成绩评定 Voltage-source SPWM Inverter电压型三相逆变器就是供给逆变器的交流电源是三相电电源， 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，使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，并能够消除谐波，且设计简单等一系列的优点，SPWM 正弦脉宽调制法是一种比较好的波形改善的方法。

SPWM正弦脉宽调制法的出现为中型和小型逆变器的快速发展起到了一个重要的推动作用。

伴随着电力电子技术的高速发展，电压型三相SPWM逆变器已被广泛应用在各个领域之中，并且SPWM技术已经成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。

通过电压型三相SPWM逆变器建模和仿真研究这项课题，能够加强自己对电压型三相SPWM逆变器控制原理和建模进行深入理解，并提高自己在三相电压逆变方面的计算机仿真能力，为今后自己从事交流电机控制与电源逆变相关工作打下良好的基础。

关键词：电压型；频率；SPWM；逆变器The AC power supply voltage three-phase inverter is supplied to the inverter is three-phase electric power supply, the technology of SPWM sine pulse width modulation method is simple in principle, strong versatility, with fixed switching frequency, control and regulation performance, so that the output voltage harmonic component contains only the fixed frequency, and can eliminate the harmonic, and has the advantages of simple design a series of, SPWM sine pulse width modulation method is a good waveform improvement. SPWM sine pulse width modulation method for the rapid development of medium and small inverter plays an important role in promoting. Along with the rapid development of power electronic technology, three-phase voltage-source SPWM inverter has been widely used in various fields, and the SPWM technology has become the most widely used PWM technology of inverter.Through research on Modeling and Simulation of three-phase voltage-source SPWM inverter this subject, it can make me have a strength to voltage three-phase SPWM inverter control principle and modeling a more depth understanding, and it can improve myself in the three-phase voltage inverter aspects of computer simulation ability, which can make me have a good foundation of engaged in AC motor control and power inverter related work.Key words: Voltage type; frequency SPWM; Inverter目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 引言 (1)2 电压型三相SPWM逆变器的工作原理及控制方法 (1)2.1 三相电压型逆变器电路 (1)2.2 SPWM控制的基本原理 (4)2.3电压型三相SPWM逆变器的实现及控制 (6)3 电压型三相SPWM逆变器的建模与仿真 (8)3.1 Simulink软件的介绍 (8)3.2 电压型三相SPWM逆变器的建模和仿真 (9)4 总结 (16)参考文献 (17)谢辞 (18)1 引言近年来，随着大功率全控型电力电子器件的研究与开发成功和应用技术的不断成熟，电能变换技术得到了突破性的进展，在一些领域中，已经开始使用各种新型逆变器电源，其中，也包括电动机。

基于SPWM控制的电压_电流双环逆变器建模及其仿真_图文(精)

第4卷中国舰船研究第4卷第5期2009年10月中国舰船研究Chinese Journal of Ship Research Vol .4No.5Oct.2009收稿日期:2008-09-03作者简介:朱承邦(1963-,男,高级工程师。

研究方向:雷达应用1引言现代科技发展日新月异,各类电气设备对电源的品质要求也越来越高。

逆变供电作为一种有效的电力供应形式,已广泛应用于生产生活的各个领域。

为了不断改善逆变器输出性能,人们发展出了多种逆变器控制方法,常见的有:电压瞬时值控制、电流滞环控制、电流预测控制、鲁棒控制[1]、重复控制[2,3]、滑模控制[4]及SPWM 电流控制等。

就各种逆变器控制策略的特点来看,基于SPWM 的电压电流双环逆变器控制是一种较好的控制方法[5,6]。

本文针对电压电流双环逆变器控制模型,设计了电流内环和电压外环的控制参数,对设计的双环控制逆变器模型进行了仿真分析,分析结果基于SPWM 控制的电压、电流双环逆变器建模及其仿真朱承邦1李乐2王晓鹏21大连船舶重工集团有限公司军事代表室,辽宁大连1160052中国舰船研究设计中心,湖北武汉430064摘要:基于SPWM 的电压电流双环逆变器控制相对其他逆变器控制策略具有一定优越性,但其控制器参数设计却是一个重点和难点。

针对逆变器的SPWM 电压电流双环控制策略,建立了系统的控制模型,设计了电流内环和电压外环的控制器参数,并根据经典控制理论的判据,分别对控制器电流内环和电压外环参数进行了理论验证。

最后根据设计的控制器参数,对SPWM 电压电流双环控制系统模型进行了仿真分析,结果表明,系统设计合理,效果满意。

关键词:SPWM ;逆变器;电压电流双环;仿真中图分类号:TM743文献标志码:A文章编号:1673-3185(200905-54-05Modeling and Si mulation of Voltage and Current Double Loop Control Based on SPWM InvertersZhu Cheng-bang 1Li Le 2Wang Xiao -p eng 21The Naval Representative Office ,Dalian Shipbuilding Heavy Industry Co.,Dalian 116005,China2China Ship Development and Design Cent er ,Wuhan 430064,ChinaAbstract :Comparing with other inverters control strategy ,voltage and current double loop control based on SPWM inverters are superior in capabilities though the controller parameters design is significant and difficult.In this paper ,the system controlmodel has been constructed in term s of inverters of SPWM voltage and current double loop control strategy ,and the current inner loop and voltage outer loop controller parameters design has been proposed with theoretical validation of classic control theory criterion.T he SPWM voltage and current double loop control system model simulation provided with designed controller parameters show s that the system design is reasonable and the effect is satisfying.Key words :SPWM ;inverter ;voltage and current double loop ;simulation第5期证明了系统参数设计的合理性。

SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究

SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究在目前逆变电源的控制技术中，滞环控制技术和SPWM控制技术是变频电源中比较常用的两种控制方法。

滞环控制技术开关频率不固定，滤波器较难设计，且控制复杂，难以实现；SPWM控制技术开关频率固定，滤波器设计简单，易于实现控制。

当二者采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略时，均能够输出高质量的正弦波，且系统拥有良好的动态性能。

对于SPWM变频电源，采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略，工程中参数设计往往采用试凑法，工作繁琐，误差较大。

本文详细介绍了SPWM变频电源主要的控制参数设计准则和方法，对于快捷、准确地选择合适的闭环参数，有很大的实践应用价值。

2系统简介图1 双闭环控制的SPWM变频电源系统构成简化图图1为系统构成简化图，该系统由主电路和控制电路两部分组成。

逆变电源主电路采用以IGBT为开关器件的单相逆变电路, 采用全桥电路结构，经过LC低通滤波器，滤去高频成分，在滤波电容两端获得相应频率的光滑的正弦波。

虚线框包括的是控制电路，电压电流瞬时值双闭环反馈控制是由输出滤波电感电流和输出滤波电容电压反馈构成的。

其外环为输出电压反馈，电压调节器一般采用PI形式。

电压外环对输出电压的瞬时误差给出调节信号，该信号经PI调节后作为内环给定；电感电流反馈构成内环，电流环设计为电流跟随器。

电流内环由电感电流瞬时值与电流给定比较产生误差信号，与三角形载波比较后产生SPWM信号，通过驱动电路来控制功率器件，保证输出电压的稳定，形成典型的双环控制。

在实际应用中采用电流内环之外还设置电压外环的目的除了降低输出电压的THD外，还在于对不同负载实现给定电流幅值的自动控制。

3SPWM变频电源的线性化模型由于SPWM变频电源中存在着开关器件，因此是一个非线性系统，但因为一般情况下，SPWM变频电源的开关频率远高于调制频率，故可以利用传递函数和线性化技术，建立起SPWM变频电源的线性化模型[1]，如图2所示。

Simulink的SPWM逆变电源的建模与仿真-论文

ｓｈｏｕｌｄｎｏｔｏｎｌｙｒａｉｓｅｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏ，ｂｕｔａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄｃａｒｉｔｅｒ
正弦波峰值，为三角波峰值。当载波频率远高于输出电压基波频率且调制深度尺≤１时，可
ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ５
以及调制模型的构建提供依据 … ，对改善逆变电源性能具有重要
意义。
件通断的信号的
获取方法一般有：
等面积采样法，规则采样法，自然采样法。自然采样
法是按照ＳＰＷＭｆ）
＾＾＾＾＾＾一ｌＶｙｌＶＵｆ疽
０引言
在光伏发电系统中，并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装置，将光伏电池的直流电能转换成交流电能并传输到电网上，
起着至关重要的作用。随着逆变技术的迅速发展，尤其是正弦脉宽调制技术（ＳＰＷＭ）的出现，以其输出谐波小、噪声小、结构简单
ｊ
本文从工程的角度出发，基于ＭＡＴＬＡＢ对逆变电源输出电压、输出电流中的谐波及其产生规律进行了较为详尽的分析，为寻求更加有效的谐波抑制策略和设计变频电源的滤波器提供理论参考。

三相双极性SPWM逆变电路的建模及应用仿真

三相双极性SPWM逆变电路的建模及应用仿真1.三相电压型逆变电路三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路。

应用最广的是三相桥式逆变电路，可看成由三个半桥逆变电路组成。

1.1 180°导电方式：每桥臂导电180º，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120º，任一瞬间有三个桥臂同时导通，每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。

图1-1 三相电压型桥式逆变电路波形分析：图1-2 电压型三相桥式逆变电路的工作波形负载各相到电源中点N´的电压：U相，1通，u UN´=U d/2，4通，u UN´=-U d/2负载线电压1-1负载相电压1-2负载中点和电源中点间电压1-3负载三相对称时有u UN+u VN+u WN=0，于是1-4 利用式(5-5)和(5-7)可绘出u UN、u VN、u WN波形。

负载已知时，可由u UN波形求出i U波形，一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似，桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流i d的波形，i d每60°脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点。

1.2 定量分析：a、输出线电压u UV展开成傅里叶级数1-5 式中，，k为自然数输出线电压有效值1-6基波幅值1-7基波有效值1-8b、负载相电压u UN展开成傅里叶级数得：1-9式中，，k 为自然数负载相电压有效值1-10基波幅值1-11基波有效值1-12防止同一相上下两桥臂开关器件直通，采取“先断后通”的方法。

2.三相逆变器SPWM 调制原理2.1.PWM 控制的基本思想PWM 控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM 技术。

常用的PWM 技术主要包括：正弦脉宽调制(SPWM)、选择谐波调制（SHEPWM ）、电流滞环调制（CHPWM ）和电压空间矢量调制（SVPWM ）。

三相SPWM逆变器仿真报告

电力电子建模仿真报告
一、仿真要求
设计一个三相SPWM逆变器，使得输出相电压100Hz，有效值220V，负载RL类型（R=50Ω，L=10mH）直流母线电压540V，观察输出电流波形，对电流电压进行谐波分析。

二、仿真模型
图1 SPWM三相逆变电路仿真模型
三、仿真分析
设置参数，即将调制波频率设为100Hz，载波频率设为基波的30倍（载波比N=30），即3000Hz，m=0.9，负载RL类型（R=50Ω，L=10mH），直流母线电压540V，在powergui 中设置为离散仿真模式，采样时间设为1e-006s，运行仿真模型。

双击powergui，选择FFT 分析。

图2 SPWM三相逆变电路输出A相电流a I的波形
图3 SPWM三相逆变电路输出A相电流a I的FFT分析
U的波形图4 SPWM三相逆变电路输出A相电流a
U的FFT分析
图5 SPWM三相逆变电路输出A相电流a
由上面分析可知，电流谐波分布中最高的为28次谐波，最高频率为3000Hz时的THD=12.63%，输出电流近似为正弦波。

电压谐波分布中最高的为28次谐波，最高频率为3000Hz时的THD=79.22%。

四、仿真总结
通过适当的参数设置（如载波比N、调制度m等），运用SPWM控制技术，可以有效减小输出电压和输出电流的谐波分量，改善输出波形，可以很好的实现逆变电路的运行要求。

一种基于SPWM控制的逆变器设计与仿真

求，不再受分裂电容的制约，是通常是通过空间矢但
方案的复杂程度。无论是分裂电容式三桥臂还是四桥臂式的逆变器拓扑结构，都是通过引出中线来调
ｂｌｔｆｉｒｉｌｓｓｅｉｎｒａｅｉｉｙｏｎｅｔａｙｔｍｓｉｃｅｓｄ．Ｋｅｒｙｗｏｄｓ：ＷＭ；ｎｖａｅ；ＡＴＬＡＢ；ｏｂｅｏｐｃｎｒｌＳＰｉｅｒＭｄｕｌ－ｌｏｏｔｏ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ０引言
近年来，着生产生活中对电源质量要求的不随
摘
要：设计一种基于ＳＷＭ控制的逆变器，Ｐ通过增加Ｂｏｔｏｓ升压电路，成了逆变器母线电压的闭环控制，完同
时用ＳＷＭ的占空比对逆变器输出电压进行闭环，Ｐ从而实现双闭环控制，增加了逆变器的功率和对不平衡负载情况
的处理，并运用ＭＡＬＢ对控制策略进行仿真验证，明双闭环控制和增加ＢｏｔＴＡ证ｏｓ的逆变器设计能够提高逆变器对
ＤｅｉｎａｄｉｕａｉｎｏｎＩｅｔｒＢａｅｎＰＷＭｎｔｏｓｇｎＳｍｌｔｏｆａｎｖｒｅｓｄｏＳＣｏｒｌ
ＹＮｉ－ｅ，ＵＡＧＪｇｗｉＬｎ
，ＩｈｎｎＺＡＧＹ币Ｌｅｇ，ＨＮｕＳ
三线制，但是这种逆变器只能给平衡负载供电，在带
不平衡负载逆变器中越来越多地采用了三相四线制，其主要区别在于三相四线制系统通过不同的方

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。

基于SPWM逆变器控制系统的建模与仿真

ＣｉＬ馋电球】Ｉ：
２１００年７月２５日第２７卷第４期
ＴｅｅｏＰｗｅｃｎｌｇｌｃｍｏｒＴｅｈｏｏｙＪ１５，２１ｕ．２００，Ｖｏ．２．４１７Ｎｏ
文章编号：０９３６（０００ —０４０１０ —６４２１）４００ —４
ｃｒｅｔｆｅｂｃｏｔｏＳｓｌｃｅｓａｂｔｅｃｅ．Ｆｉａｌｔｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｆｔｅｓｌｃｅｏｔｏｃｅｈｗｕｒｎｅｄａｋｃｎｒ ¨ ｅｅｔｄａｅｔｒｓｈｍｅｎｌｙｈｉｌｔｅｕｔｏｈｅｅｔｄｃｎｒｌｈｍｅｓｏｏｓｓ
（ＳｈｏｆＯｐｉａｅｔｉｌｎｏｕｅｇｎｅｉｇｃｏｌｔｌｏｃＥｌｃｒｃｄＣｍｐｔｒＥｎｉｅｒ，Ｕｎｖｒｉｆａａｎｉｅｓｔｏｙ
ＳａｇａｏｃｅｃｎｃｎｌｇｈｎｈｉｆｒＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｓａｇａ００３，Ｃｈｎ）ｈｎｈｉ０９２ｉａ
Ａｂｔａｔｎｄｕｌｌｏｏｔｏｙｔｍ，ｉｒｅｏｏｔｉｅｔｒｃｎｒｌｆｅｔｈｎｅｔｒｍｕｔａｈｅｅｔｅｓａｅｓｒｃ：Ｉｏｂｅｏｐｃｎｒ１ｓｅ－ｓｎｏｄｒｔｂａｎｂｔｅｏｔｏｆｃ，ｔｅｉｖｒｅｓｃｉｖｈｔｔｅｆｅｂｃｅｏｐｉｇｎｔｉｐｐｒａｅｎｓａｅｆｅｂｃｅｏｐｉｇ，ｔｅＳＷＭｔｅｔａｄｌｗａｓａｌｈｄｅｄａｋｄｃｕｌ．Ｉｈｓａｅ，ｂｓｄｏｔｔｅｄａｋｄｃｕｌｎｎｈＰｍａｈｍａｉｌｃｍｏｅｓｅｔｂｉｅ，ｓａｄｔｅｅｔｒｐｓｄｃｎｒｌｃｅｓａｅｃｍｐｒｄ，ｂｎｌｚｎｈｏｎｈｎｔｈｗｏｐｏｏｅｏｔｏｈｍｅｒｏａｅｓｙａａｙｉｇｔｅｃｍｍａｄｔａｓｅｕｃｉｎｏｈｙａｃｔａｋｎｒｎｆｒｎｔｆｔｅｄｎｍｉｒｃ — ｆｏ

基于SPWM控制的电压_电流双环逆变器建模及其仿真

第4卷中国舰船研究第4卷第5期2009年10月中国舰船研究Chinese Journal of Ship Research Vol .4No.5Oct.2009收稿日期：2008-09-03作者简介：朱承邦（1963－），男，高级工程师。

研究方向：雷达应用1引言现代科技发展日新月异，各类电气设备对电源的品质要求也越来越高。

逆变供电作为一种有效的电力供应形式，已广泛应用于生产生活的各个领域。

为了不断改善逆变器输出性能，人们发展出了多种逆变器控制方法，常见的有：电压瞬时值控制、电流滞环控制、电流预测控制、鲁棒控制［1］、重复控制［2，3］、滑模控制［4］及SPWM 电流控制等。

就各种逆变器控制策略的特点来看，基于SPWM 的电压电流双环逆变器控制是一种较好的控制方法［5，6］。

本文针对电压电流双环逆变器控制模型，设计了电流内环和电压外环的控制参数，对设计的双环控制逆变器模型进行了仿真分析，分析结果基于SPWM 控制的电压、电流双环逆变器建模及其仿真朱承邦1李乐2王晓鹏21大连船舶重工集团有限公司军事代表室，辽宁大连1160052中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064摘要：基于SPWM 的电压电流双环逆变器控制相对其他逆变器控制策略具有一定优越性，但其控制器参数设计却是一个重点和难点。

针对逆变器的SPWM 电压电流双环控制策略，建立了系统的控制模型，设计了电流内环和电压外环的控制器参数，并根据经典控制理论的判据，分别对控制器电流内环和电压外环参数进行了理论验证。

最后根据设计的控制器参数，对SPWM 电压电流双环控制系统模型进行了仿真分析，结果表明，系统设计合理，效果满意。

关键词：SPWM ；逆变器；电压电流双环；仿真中图分类号：TM743文献标志码：A文章编号：1673－3185（2009）05－54－05Modeling and Si mulation of Voltage and Current Double Loop Control Based on SPWM InvertersZhu Cheng-bang 1Li Le 2Wang Xiao -p eng 21The Naval Representative Office ，Dalian Shipbuilding Heavy Industry Co.，Dalian 116005，China2China Ship Development and Design Cent er ，Wuhan 430064，ChinaAbstract ：Comparing with other inverters control strategy ，voltage and current double loop control based on SPWM inverters are superior in capabilities though the controller parameters design is significant and difficult．In this paper ，the system control model has been constructed in term s of inverters of SPWM voltage and current double loop control strategy ，and the current inner loop and voltage outer loop controller parameters design has been proposed with theoretical validation of classic control theory criterion．T he SPWM voltage and current double loop control system model simulation provided with designed controller parameters show s that the system design is reasonable and the effect is satisfying．Key words ：SPWM ；inverter ；voltage and current double loop ；simulation第5期证明了系统参数设计的合理性。

SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究

SPWM变频电源双闭环控制的设计和研究1引言在目前逆变电源的控制技术中，滞环控制技术和SPWM 控制技术是变频电源中比较常用的两种控制方法。

滞环控制技术开关频率不固定，滤波器较难设计，且控制复杂，难以实现；SPWM 控制技术开关频率固定，滤波器设计简单，易于实现控制。

当二者采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略时，均能够输出高质量的正弦波，且系统拥有良好的动态性能。

对于SPWM 变频电源，采用电压电流瞬时值双闭环反馈的控制策略，工程中参数设计往往采用试凑法，工作繁琐，误差较大。

本文详细介绍了SPWM 变频电源主要的控制参数设计准则和方法，对于快捷、准确地选择合适的闭环参数，有很大的实践应用价值。

2系统简介图1 双闭环控制的SPWM 变频电源系统构成简化图图1 为系统构成简化图，该系统由主电路和控制电路两部分组成。

逆变电源主电路采用以IGBT 为开关器件的单相逆变电路, 采用全桥电路结构，经过LC 低通滤波器，滤去高频成分，在滤波电容两端获得相应频率的光滑的正弦波。

虚线框包括的是控制电路，电压电流瞬时值双闭环反馈控制是由输出滤波电感电流和输出滤波电容电压反馈构成的。

其外环为输出电压反馈，电压调节器一般采用PI 形式。

电压外环对输出电压的瞬时误差给出调节信号，该信号经PI 调节后作为内环给定；电感电流反馈构成内环，电流环设计为电流跟随器。

电流内环由电感电流瞬时值与电流给定比较产生误差信号，与三角形载波比较后产生SPWM 信号，通过驱动电路来控制功率器件，保证输出电压的稳定，形成典型的双环控制。

在实际应用中采用电流内环之外还设置电压外环的目的除了降低输出电压的THD 外，还在于对不同负载实现给定电流幅值的自动控制。

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SPWM变频调速矢量控制系统的建模与仿真

SPWM变频调速矢量控制系统的建模与仿真一、本文概述Overview of this article随着电力电子技术和计算机技术的飞速发展，变频调速技术已成为现代工业控制领域中的一项重要技术。

其中，正弦脉宽调制（SPWM）作为一种高效、精确的变频调速方法，被广泛应用于电机驱动、风电、电力系统等领域。

本文旨在探讨SPWM变频调速矢量控制系统的建模与仿真，通过深入分析和研究，为实际应用提供理论支持和技术指导。

With the rapid development of power electronics and computer technology, variable frequency speed regulation technology has become an important technology in the field of modern industrial control. Among them, sine pulse width modulation (SPWM), as an efficient and accurate variable frequency speed regulation method, is widely used in fields such as motor drive, wind power, and power systems. This article aims to explore the modeling and simulation of SPWM variable frequency speed vector control system, and provide theoretical support and technical guidance for practical applicationsthrough in-depth analysis and research.本文将详细介绍SPWM变频调速矢量控制系统的基本原理和组成结构，包括正弦脉宽调制的原理、矢量控制的基本原理、系统的硬件组成和软件设计等方面。

spwm调速系统和仿真设计

SPWM在交流调速系统中的应用：班级：学号：目录序言 (2)1.正弦脉宽调制SPWM型逆变器基础理论 (2)1.1正弦脉宽调制（SPWM） (3)1.2 SPWM波的调制条件 (5)2.三相SPWM逆变电路带星型负载的仿真 (5)2.1建立三相SPWM仿真模型： (6)2.2仿真结果分析 (7)3．三相异步电机调速系统SPWM电压型逆变器的仿真 (10)3.1 建立模型基础概念 (10)3.2 SPWM电压型逆变器矢量仿真模型的建立 (11)3.3 仿真结果及其分析 (13)序言交流电机传动的电力机车是由电压型、电流型交直交变流器供电的异步电机组成的系统，包括整流器，直流中间环节，和逆变部分。

而逆变器是控制 6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变电件的通断，可以得到不路。

按照一定规律控制同频率的三相交流输出各半导体开关器件的通断，可以得到不同频率的三相交流输出。

本文针对逆变环节，在理论分析的基础上，对针对带一般星型电感性负载，和在三相异步电机的情况下分别进行了MATLAB仿真，并对负载突然变动时的情况进行了讨论（添加一个阶跃转矩），在对三相异步电机进行仿真时，采用了转差频率控制的矢量控制模型，即使在负载变动的情况下，系统仍能在很短的时间达到稳定，可见其具有很好的调速性能。

为了简便起见，本文仅针对电压源型逆变环节进行讨论，所以在MATLAB仿真中，直流中间环节采用直流电源替换，电压源型逆变器的原理图如下图所示：电压型逆变器1.正弦脉宽调制SPWM型逆变器基础理论所谓PWM（Pulse Width Modulation）是用直流斩波的方法，将逆变器的输出相电压调制成幅值相等的若干个矩形电压脉冲，通过调节占空比改变脉冲宽度，即可改变输出电压的大小，而调节一个周期的循环开断时间可改变输出电压频率，从而在逆变器上实现VVVF 的综合控制。

下图是PWM 变频器的主电路原理图，图中以IGBT 全控功率元件143652VT VT VT VT VT VT 、、、、、构成A 、B 、C 三相桥臂，为简化图形，与各开关元件并联的续流二极管未画出，三相电阻负载‘Y ’接。

级联式多电平逆变器SPWM控制技术的研究及仿真实现

级联式多电平逆变器SPW M控制技术的研究及仿真实现张东宁廖学理戎麒高宇(昆明电器科学研究所，昆明650221)研究与开发摘要在高压大功率交流变频调速领域，级联式多电平逆变器目前处于主导地位，而三角载波移相控制技术又是其较适合的控制方略。

本文在详细推导级联式多电平逆变器输出波形的基础上，研究分析了其实现的技术方法，并进行了仿真验证，得出了相应的结论。

关键词：多电平逆变器；sPw M；三角载波移相控制法Si m ul at i on and R es ear ch on SPW M C ont r olT echnol ogy of C as caded M ul t i l eV el I nV er t er sZ而4，lg D D，曙疗打zg￡肠D．X“P丘尺D胛g Q f G口D玩(K unm i ng El ect nc A ppar at us R es ear ch I n s t i t ut e，K u nm i n g650221)A bs t r act C as ca ded m ul t i l e V e l i nV e rt er s w hi ch is connD l l ed by t r i a ngul a r cal lr i er phas e shi f tt echni q ue is i n t he l ea di ng r o l e of h蟾h V ol t age and hi g h pow e r A C V a r i abl e f r equ ency s peed r egul a t i ng．Th i s pap er r es ea r ch and anal yze t he t echno l ogy m e t hod of achi eV em ent by usi ng obt a i ni ng out putw a V ef o眦．A nd s i m ul a t e i t，gi V e t he concl usi on．K ey w or ds：m ul t i l eV el i nV er t er s；SP W M；t r i angul ar ca r r i e r phase shi f t t echni q uel引言在高压大功率交流电动机的变频调速系统中，为了很好的解决开关管的耐压，输出砌／出、共模电压、输入输出谐波含量、电磁干扰(E M I)、逆变效率、开关损耗等一系列问题，大多采用功率单元串联叠加的级联式多电平逆变结构，其电路的拓扑结构如下图1所示。

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。

基于SPWM三相逆变器的仿真与设计-电路与系统专业论文

基于SPWM三相逆变器的仿真与设计-电路与系统专业论文本文介绍了基于SPWM（Sinusoidal ___）三相逆变器的仿真与设计。

论文首先阐述了研究的背景，包括三相逆变器在工业和电力系统中的应用。

然后确定了论文的目的，即通过仿真与设计探索SPWM三相逆变器的性能和特性。

根据此目的，采用了相应的方法，包括建立逆变器的数学模型、实施SPWM控制策略以及进行仿真和设计。

最后，通过实施所提出的仿真与设计方法，得出了相应的结果。

本文的研究对于理解和优化基于SPWM三相逆变器的电路与系统具有重要的意义。

关键词：SPWM，三相逆变器，仿真，设计，性能，特性该论文旨在研究基于SPWM（___）三相逆变器的仿真与设计。

本部分将介绍研究的背景和相关的文献综述，阐明研究的目的和意义。

该部分将介绍使用的研究方法和仿真工具，以及实验的设计和参数设置等。

该部分将介绍仿真和设计的过程，并展示结果和讨论。

在本研究中，我们采用了SPWM （Sinusoidal ___）技术，设计了一个三相逆变器电路。

我们使用了模拟仿真软件来验证电路的性能和波形输出。

首先，我们搭建了逆变器的电路图，并配置了相应的元件和参数。

然后，我们使用SPWM技术来产生需要的输出波形。

通过调整占空比和频率，我们可以调节输出电压的幅值和频率。

接下来，我们进行了仿真实验。

我们改变了载荷的变化情况，通过观察输出波形和性能参数，评估了逆变器的稳定性和效率。

根据我们的仿真实验，我们得出了以下设计结果：输出波形：通过SPWM技术，我们成功地实现了三相逆变器的正弦波输出。

输出波形的幅值和频率可以根据需要进行调节。

稳定性分析：我们对逆变器在不同载荷情况下的稳定性进行了分析。

结果表明，在正常工作范围内，逆变器可以稳定地输出所需电压，并且对载荷变化具有较好的适应性。

效率评估：我们还对逆变器的效率进行了评估。

根据我们的实验结果，逆变器在适当的设计参数下可以实现较高的效率。

根据我们的仿真和设计结果，我们可以得出以下结论：基于SPWM技术的三相逆变器具有良好的波形质量和稳定性，可以满足多种应用需求。