根据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

1. 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。

2. 锯齿波发

生器，产生一个时基和高度

可调的锯齿波序列。

块可以接受多个输入信号，3. 示波器，其模

每个端口的输入信号都将在

一个坐标轴中显示。

4. 关系运算

符，<、>、=等运算。

源，提供一个直流电源。

5. 直流电压

6. 三相RLC串联电路，电阻、电感、电容串联的三相电路，单位欧姆、亨利、法拉。

7. 电压测量，用于检测电压，使用时并联在被测电路中，相当于电压表的检测棒，其输出端“v”则输出电压信号。

8. 多路测量仪，可以接收该需要测模块的电压、电流或电压电流信号并输出。

9. IGBT/二极管，带续流二极管的IGBT模型.

10 为了执行仿真其可以允许修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功能.

六、实验原理

三相桥式PWM逆变电路图1-1如下：

图1-1三相桥式PWM逆变电路图

三相桥式PWM逆变电路波形

七、仿真实验内容

三相桥式PWM逆变电路仿真框如图1-2所示：

图1-2 三相桥式PWM逆变电路仿真框图

仿真参数设置如下：

三角波参数如图1-3所示：载波频率f=1kHz,周期T=1e-3s,幅值Ur=1V.

图1-3三角波参数图

正弦波参数，正弦信号A/B/C相位差为120，分别为0、2*pi/3、-2*pi/3，幅值都为1，如图1-4、1-5、1-6所示。

图1-4正弦波参数图

图1-5正弦波参数图

图1-6正弦波参数图

示波器参数设置如图1-7、1-8所示：采样时间Sample time 为1e-6s,端口number of axes 为4。

图1-7示波器参数设置

图

1-8示波器参数设置直流电源参数设置，U=50V ，如图1-9所示：

图1-9直流电源参数设置

阻感参数设置,R=10Ω,L=H

103如图1-10所示：

图1-11阻感参数设置

IGBT/Diode参数设置（按默认值），如图1-12所示：

图1-12 IGBT/Diode参数设置

仿真算法设置，如图1-13所示：

图1-13仿真算法设置

八、仿真实验分析

当正弦波幅值1、三角波频率1kHz时，三角波、正弦波的波形图1所示：

图1三角波、正弦波的波形图

PWM波形和线电压uUV波形图2所示：

图2 PWM波形和线电压uUV波形图

负载相电压波形图3所示：

图3负载相电压波形图 小结： 由图形可得：

1.逆变器的输出线电压PWM 波由+Ud,-Ud,0三种电平构成。

2.负载相电压PWM 波由+U d 3

2，-U d 3

2，+U d 3

1，-U d 3

1和0

共五种电平组成。 3. uUN(

实

-66.65-33.320V 33.31V 66.64V

测)V V

uUN(理论)-66.67

V

-33.33

V

0V 33.33V 66.67V

由上表格，可得出uUN的实测值与理论值相吻合。负载输出电压频谱图4所示：

图4负载输出电压频谱图

当三角波的频率1kHz不变,改变正弦波的幅值分别为0.8、0.5、0.3观察波形的变化。

当正弦波的幅值为0.8时，波形变化如下：

三角波、正弦波的波形图5所示：

图5 三角波、正弦波的波形图

PWM波形和线电压uUV波形图6所示：

图6PWM波形和线电压uUV波形图

负载相电压波形图7所示：

图7 PWM波形和线电压uUV波形图负载输出电压频谱图8所示：

图8负载输出电压频谱图

当正弦波的幅值为0.5时，波形变化如下：三角波、正弦波的波形图9所示：

图9三角波、正弦波的波形图

PWM波形和线电压uUV波形图10所示：

图10 PWM波形和线电压uUV波形图负载相电压波形图11所示：

图11负载相电压波形图

负载输出电压频谱图12所示：

图12负载输出电压频谱图

当正弦波的幅值为0.3时，波形变化如下：三角波、正弦波的波形图13所示：

图13三角波、正弦波的波形图

PWM波形和线电压uUV波形图14所示：

图14 PWM波形和线电压uUV波形图负载相电压波形图15所示：

图15负载相电压波形图

负载输出电压频谱图16所示：