三相逆变器设计与仿真
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。
(完整版)三相SPWM逆变器仿真
三相SPWM逆变器仿真一、原理分析1、基本原理按照输出交流电压半周期内的脉冲数，脉宽调制（PWM）可分为单脉冲调制和多脉冲调制；按照输出电压脉冲宽度变化规律，PWM可分为等脉宽调制和正弦脉宽调制（SPWM）。
等脉宽调制产生的电压波形中谐波含量仍然很高，为了使输出电压波形中基波含量增大，应选用正弦波作为调制信号u R。
这是因为等腰三角形的载波u T上、下宽度线性变化，任何一条光滑曲线与三角波相交时，都会得到一组脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。
而且在三角载波u T不变条件下，改变正弦调制波u R的周期就可以改变输出脉冲宽度变化的周期；改变正弦调制波u R的幅值，就可改变输出脉冲的宽度，进而改变u D中基波u D1的大小。
这就是正弦脉宽调制（sine pulse width modulated,SPWM）。
2、正弦脉宽调制方法（此处仅介绍了采样法）SPWM是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制方式。
这里就以应用最普遍的三相电压源型逆变电路来讨论SPWM具体实现方法。
下图就是三相电压源型PWM逆变器主电路结构图：图—1上图为一三相电压源型PWM逆变器，VT1~VT6为高频自关断器件，VD1~VD6为与之反并联的快速恢复二极管，为负载感性无功电流提供通路。
两个直流滤波电容C串联接地，中点O’可以认为与三相Y接负载中点O等电位。
逆变器输出A、B、C三相PWM电压波形取决于开关器件VT1~VT6上的驱动信号波行，即PWM的调制方式。
假设逆变电路采用双极性SPWM控制，三相公用一个三角形载波u T,三相正弦调制信号u RA、u RB、u RC互差120o,可用A相来说明功率开关器件的控制规律，正如下图中所示。
当u RA>u T时，在两电压的交点处，给A相上桥臂元件VT1导通信号、下桥臂元件VT4关断信号，则A相与电源中点O’间的电压u AO’=E/2。
当u RA<u T时，在两电压的交点处给VT4导通信号、VT1关断信号，则u AO’=-E/2。
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。
SPWM三相逆变器仿真设计
课程设计任务书学生姓名：徐志平专业班级：电气0902 指导教师：胡红明工作单位：武汉理工大学题目: SPWM三相逆变器仿真初始条件：根据三相SPWM逆变器系统原理图设计对应的simulink仿真模型。
要求完成的主要任务:（1）用simulink设计系统仿真模型；能够正常运行得到仿真结果（2）比较理论分析结果与仿真结果异同，总结规律。
时间安排：2012年6月18日至2012年6月27日，历时一周半，具体进度安排见下表指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要由于电力电子学和微电子技术的发展，使变频调速技术近年来获得了飞速的发展，各种变频调速控制方式、PWM脉宽调制技术以及MCU微处理器和以大规模集成电路为基础的全数字化控制技术等均在变频调速中获得了成功应用。
在电力电子技术中，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波形（含形状和幅值）。
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，设计简单等一系列优点，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。
而这次课程设计的主要目的就是对SPWM三相逆变器的仿真，通过运用了Matlab/Simulink和Power System Block(PSB)电力系统模块集工具箱仿真环境，对电路进行建模、计算和仿真分析。
关键词：SPWM 三相逆变器仿真波形目录1．SPWM控制原理分析 (1)1.1 SPWM的基本原理 (1)1.2 SPWM逆变电路及其控制方法 (2)2.门极驱动IGBT简介及分析 (3)2.1 IGBT简介 (3)2.2 IGBT的动态特性分析 (4)2.3 IGBT的特性和参数特点 (5)3. 三相PWM逆变器的工作原理和结构电路 (5)3.1 三相桥式PWM逆变电路 (5)3.2 逆变器的工作原理 (6)3.3逆变电路的波形和电压分析 (6)4. 三相SPWM逆变器的仿真 (8)4.1 三相SPWM逆变电路主电路 (8)4.2 主电路模块 (9)5. 仿真图形及其分析 (10)5.1 当频率f改变，负载有功功率不变的时候。
三相逆变器设计与仿真
三相逆变器设计与仿真首先，三相逆变器的设计需要考虑的关键技术包括：控制策略、功率电子器件选择和电路拓扑结构设计。
控制策略是三相逆变器设计的核心。
常用的控制策略包括：SPWM （Sinusoidal Pulse Width Modulation）控制和SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）控制。
SPWM控制是将正弦波进行离散采样，计算每个采样点的占空比，从而实现输出交流电流的控制。
而SVPWM控制则是通过对三相电压向量空间的矢量合成来实现电压输出的控制。
在设计过程中，需要根据具体应用场景和系统要求选择合适的控制策略。
功率电子器件的选择对逆变器的性能和效率有很大影响。
目前常用的功率器件有IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）和MOSFET （Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）。
IGBT具有工作电压高、开关速度快等优点，适用于高功率逆变器设计。
而MOSFET则具有开关速度快、体积小等优点，适用于低功率逆变器设计。
在设计过程中，应根据具体应用场景和逆变器功率需求选择合适的功率电子器件。
电路拓扑结构设计对逆变器的效率和可靠性有很大影响。
常见的三相逆变器拓扑包括：全桥逆变器、半桥逆变器和三电平逆变器。
全桥逆变器拓扑结构简单，适用于小型逆变器设计；半桥逆变器则可以减小功率器件的开关压力，提高能量转换效率；三电平逆变器则可以实现更高质量的输出电压波形。
在设计过程中，需要根据具体需求选择合适的电路拓扑结构。
针对三相逆变器的设计和仿真，可以借助于电路设计和仿真软件进行。
常见的软件包括PSIM、MATLAB/Simulink等。
通过使用这些软件，可以进行电路搭建、参数设置和性能仿真，从而验证设计方案的可行性和优劣。
在进行三相逆变器的设计和仿真时，还需注意以下几个方面。
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。
三相并网逆变器 设计与仿真
《电气工程综合训练III》报告设计题目：三相并网逆变器分析、设计与仿真专业班级：学生姓名：学生学号：指导老师：许完成日期：2016年1月13日江苏大学·电气信息工程学院1.训练题目：三相并网逆变器分析、设计与仿真2.训练目标：通过本课程的综合训练，掌握电力电子变换器及其控制系统的数学建模、性能分析、参数设计和基于PSIM软件的仿真验证，为后续毕业设计及未来工作与科研奠定一定的电气工程综合实践基础。
3.训练内容：三相并网逆变器的并网原理与数学模型，基于PI控制器的矢量控制策略及参数设计，三相SVPWM调制技术，三相软件PLL技术及参数设计，三相并网逆变器系统的PSIM仿真分析。
N4.训练要求：独立完成训练内容，正确分析工作原理，合理设计相关参数，正确搭建仿真模型，有效获得仿真结论，作业封面全班统一，文字图表布局整齐，采用A4纸张打印并装订。
一、新能源发电与并网技术新能源是指传统能源之外的各种形式能源，包括太阳能、风能、水能、地热能、生物质能和海洋能。
新能源发电是指某些中小型发电装置靠近用户侧安装，它既可以独立于公共电网直接为少量用户提供电能，也能直接接入配网，与公共电网一起为用户提供电能。
新能源发电主要包括：光伏发电系统、风力发电系统、燃料电池、水能发电系统、海洋能发电系统、地热能发电系统、生物质发电装置以及储能装置等。
根据用户及使用目的的不同，新能源发电可用于备用电站、电力调峰、冷热电联供以及边远地区的独立供电等多种用途。
中小容量燃气轮机发电、风力发电机组以及以直流电形式存在的太阳能光伏电池、燃料电池等分布式电源发出的电能无法直接供给交流负荷，须经一定的接口并网。
分布式发电并网接口方式分电力电子逆变器接口和常规旋转电机接口类，前者在体积、重量、变换效率、可靠性、电性能等方面均优于后者，目前主要装置是并网逆变器。
逆变器的拓扑结构是关键，关系到逆变器的效率和成本。
一方面新能源大规模并网要求电网不断提高适应性和安全稳定控制能力，主要体现在：电网调度需要统筹全网各类发电资源，使全网的功率供给与需求达到实时动态平衡，并满足安全运行标准；电网规划需要进行网架优化工作，通过确定合理的大规模新能源基地的网架结构和送端电源结构，实现新能源与常规能源的合理布局和优化配置；输电环节需要采用高压交／直流送出技术，提升电网的输送能力，降低输送功率损耗。
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 。
三相逆变器的分析与仿真
插图清单
引言
最近几十年,世界各国环境压力越来越大，同时传统能源供应越来越吃紧。各国科技人员一边大力研究节能降耗，另一方面也在积极寻求可替代的新能源，诸如太阳能、风能、潮汐能等。这些新能源都有一个共同特点，直接由发电机发出的电能需要一系列转变才能为人类利用。逆变器，在这个转化过程中扮演者很重要的地位。在以往的太阳能发电系统中，电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器(CSI)获得最广泛的使用。但这两种逆变器在自身原理上都有较大的缺陷，总结为两点，第一，逆变桥需要加入死区时间，使系统输出电压电流畸变增大；第二，输出端电压只能低于或高于输入端电压，当输入电压波动范围大则需另外附加升压或降压环节，降低了系统整体效率。那么SPWM正弦脉冲调制拥有了不同的优点及特点比如说开关频率固定而且它的控制和调节性能是是其他调制技术所不能代替的，需要说明的一点是它能消除电压中的谐波使输出波形中只含固定频率的高次谐波分量。由于SPWM技术的发展和广泛应用，为逆变器的发展也提供了很大的进步空间。本文最后提到的研究对象Z源逆变器是由美国密西根州立大学彭教授提出，能克服传统逆变器的缺点，实现输入电压范围宽、兼具升降压，不需要死区等优点。逆变器的研究逐渐成为电气领域的热点，对于能量的转换具有非常大的现实意义。
学号：
毕业论文（设计）
课题三相逆变器的分析与仿真
学生姓名
院部电气工程学院
专业班级电气工程及其自动化2班
指导教师
二○一四年六月
三相逆变器的分析与仿真
摘要
本文主要介绍三相逆变器和逆变器两种逆变器，分别对两种逆变器进行了原理和各自的作用简单分析。首先提到传统逆变器，在传统逆变器中最典型的就是最常使用到的即电压源型和电流源型逆变器。所谓的逆变器其工作整个过程和最终的输出就是把直流电转变成交流电来作为输出，其中逆变电路和半导体功率集成器件是组成其结构的最主要的两大部分。在逆变器的整个逆变系统中，逆变实现的核心就是逆变电路。一个完整的逆变电路应该包括输入与输出、控制与保护电路等，都是通过半导体开关器件的导通与关断来完成整个逆变系统的工作。SPWM技术成为目前应用最为广泛的PWM技术，三相SPWM逆变器其特点而且是有良好的调节性能、适用性强和更易于控制等优点；三相Z源逆变器克服了传统逆变器的缺点实现输入电压范围宽、兼具升降压，不需要死区等优点，得到良好应用。因此，我们在对逆变器的功能和实现原理的简单研究其意义是很重要的。本文首先从总体原理结构再到部分进行分析，最后用MATLAB进行了原理图绘制和仿真，并对仿真结果进行分析，最后总结收获。
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。
三相逆变器仿真(DOC)
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。
三相电压型逆变器的仿真设计
1 引言1.1 课题由来和探究的意义在近几十年的发展中，逆变电路的应用变的越来越广泛。
但是现实中如蓄电池、太阳能电池等都是直流电，而在工厂、家庭、交通等领域所用的电中交流电占据了很大的比例，为了能够给这些负载提供所需电源，就需要使用逆变电路[1]。
随着电力电子学以及微电子技术的不断创新，相对于传统的电压型逆变电路，采用了脉冲调制技术不仅可以把直流变成交流，同时还能够进行调压、调频。
作为一个不断创新的革命力量，凭借着可靠性、成本性能和高效节能等优势，逆变电路拥有广阔的市场和发展前景[2]。
可以说正是由于逆变电路的不断发展，脉冲宽度调制技术才有了长足的发展，并在电力电子技术领域中取得了至关重要的地位。
又由于大功率电子设备结构比较复杂，如果直接对装置进行逆变实验，费用是相当昂贵而且很费时间，因此在发展的过程中，我们需要利用计算机仿真技术，对设备的运行机制和特点进行有效性的试验，以达到预测问题并解决问题的同时缩短研制时间的目的。
而Matlab软件拥有强大的数值计算功能以及直观的Simulink仿真平台，使得复杂电力电子装置在建模仿真方面成为可能。
1.2 研究方法和内容本课题将针对现今社会对逆变式电源的需求，按照设计思路对逆变过程进行剖析，然后利用Matlab仿真软件对逆变系统进行了设计、建模、Matlab 的仿真与谐波分析等。
在此之前还会对设计过程所需要的原理进行一定的分析，以及对所要用的元器件的也会简要介绍一下。
1.3 本章小结本次设计根据选题表中的要求，对系统和最终成果进行大体的描述。
阐述了本课题的由来与研究意义以及所要实现的目的和要求。
2 SPWM逆变器原理与分析2.1 SPWM原理在逆变电力系统中尤其是在中、小型的逆变电力系统中，PWM调制技术的使用是非常广泛的。
然所谓的PWM控制技术就是脉宽调制控制技术，其原理就是利用全控型电力电子器件(本课题选用的是IGBT)的通断，把直流电压逆变成具有一定形状的能够满足输出需求的电压脉冲序列，从而在惯性电路中实现输出电压的变压、变频控制的目的，同时还会在一定程度上消除谐波，这种技术简称为PWM控制技术。
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。
完整版三相SPWM逆变器仿真
三相SPWM逆变器仿真、原理分析1、基本原理按照输出交流电压半周期内的脉冲数，脉宽调制（PWM）可分为单脉冲调制和多脉冲调制；按照输出电压脉冲宽度变化规律，PWM可分为等脉宽调制和正弦脉宽调制（SPWM）。
等脉宽调制产生的电压波形中谐波含量仍然很高，为了使输出电压波形中基波含量增大，应选用正弦波作为调制信号U R。
这是因为等腰三角形的载波U T上、下宽度线性变化，任何一条光滑曲线与三角波相交时，都会得到一组脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。
而且在三角载波U T不变条件下，改变正弦调制波U R的周期就可以改变输出脉冲宽度变化的周期；改变正弦调制波U R的幅值，就可改变输出脉冲的宽度，进而改变U D中基波U DI的大小。
这就是正弦脉宽调制（sine pulse widthmodulated,SPWM）。
2、正弦脉宽调制方法（此处仅介绍了采样法）SPWM是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制方式。
这里就以应用最普遍的三相电压源型逆变电路来讨论SPWM具体实现方法。
下图就是三相电压源型PWM逆变器主电路结构图：图一1上图为一三相电压源型PWM逆变器，VT1~VT6为高频自关断器件，VD1~VD6为与之反并联的快速恢复二极管，为负载感性无功电流提供通路。
两个直流滤波电容C串联接地，中点0可以认为与三相Y接负载中点0等电位。
逆变器输出A、B C三相PWM 电压波形取决于开关器件VT1~VT6上的驱动信号波行，即PWM的调制方式。
假设逆变电路采用双极性SPWM控制，三相公用一个三角形载波U T,三相正弦调制信号U RA、U RB、U RC互差120°,可用A相来说明功率开关器件的控制规律，正如下图中所示。
当U RA>U T时，在两电压的交点处，给A相上桥臂元件VT1导通信号、下桥臂元件VT4关断信号，则A相与电源中点0'间的电压U AO'E/2。
当U RA<U T时，在两电压的交点处给VT4导通信号、VT1关断信号，则U AO'-E/2。
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。
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。
相逆变器设计与仿真
三相逆变器设计与仿真1.设计数据要求输出电压V 0：220V输出频率f ：50HZ负载功率因数cos φ：过载倍数：倍输出功率P 0：6KVA负载参数的计算负载输出部分电路图，如图所示负载输出电路负载电阻最小值计算当cos φ=1时，负载电阻计算计算公式为公式（3-1）；当cos φ=时，负载电阻计算公式为公式（3-2）Ω=÷=÷=8.07000622022o o p V R （3-1） Ω=⨯==10.088.00006220P 22ϕCOS V R O O （3-2） 负载电感最小值计算负载无功功率1L Q 为负载电感感抗1L Z 为负载电感L1为滤波电容计算滤波电容与负载并联，对逆变电路输出电流影响较大，所以设计滤波电路时选择滤波电容取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍滤波电容容抗C Z 为滤波电容C 为实际取值120uF,由12个10uF 的电容构成电容阻抗实际值 1C Z 为无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值长期最大电流（长）O I 为短期最大电流短）(0I 为无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值长期电流峰值长）(OP I 为短期电流峰值短）(OP I 为三相逆变器电路三相逆变电路滤波电感计算1.滤波电感的作用1).减小输出电压的谐波电压 2).保证滤波电压的传输2.设计滤波器时应该注意以下问题1).滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率（例60倍频）2).LC 2ω应该远小于1（即12<<LC ω) 3).RL ω应较小 根据设计滤波器时要注意的问题要求而选择5.1=L ω滤波电感L 为实际取值为5mH所以滤波电感感抗L Z 为滤波电路的固有频率'f 为10923.02<<=LC ω满足要求逆变电路输出电压滤波及负载部分电路图，如图所以滤波及负载部分电路图在过载倍的情况下：1cos =ϕ时（即纯阻性）电感电流L I 与R I 间的夹角θ为电感电流L I 为电感L 上的压降L V ∆为逆变电路的输出电压i V 为8.0cos =ϕ时（即阻感性）负载电感电流1L I 与滤波电容电流C I 之差为C L I I -1与R I 之间的夹角θ为电感电流L I 为电感L 上的压降为L V ∆为逆变电路的输出电压i V 为主开关器件的耐压主开关器件的耐压根据所有工作情况下的最高电压考虑，主开关器件所承受的最高电压一般出现在输入电压最高、输出负载最轻时，选主开关器件耐压为实际工作电压的2倍。
三相并网逆变器设计与仿真
《电气工程综合训练III》报告设计题目：三相并网逆变器分析、设计与仿真专业班级：学生姓名：学生学号：指导老师：许完成日期：2016年1月13日江苏大学·电气信息工程学院1.训练题目：三相并网逆变器分析、设计与仿真2.训练目标：通过本课程的综合训练，掌握电力电子变换器及其控制系统的数学建模、性能分析、参数设计和基于PSIM软件的仿真验证，为后续毕业设计及未来工作与科研奠定一定的电气工程综合实践基础。
3.训练内容：三相并网逆变器的并网原理与数学模型，基于PI控制器的矢量控制策略及参数设计，三相SVPWM调制技术，三相软件PLL技术及参数设计，三相并网逆变器系统的PSIM仿真分析。
N4.训练要求：独立完成训练内容，正确分析工作原理，合理设计相关参数，正确搭建仿真模型，有效获得仿真结论，作业封面全班统一，文字图表布局整齐，采用A4纸张打印并装订。
一、新能源发电与并网技术新能源是指传统能源之外的各种形式能源，包括太阳能、风能、水能、地热能、生物质能和海洋能。
新能源发电是指某些中小型发电装置靠近用户侧安装，它既可以独立于公共电网直接为少量用户提供电能，也能直接接入配网，与公共电网一起为用户提供电能。
新能源发电主要包括：光伏发电系统、风力发电系统、燃料电池、水能发电系统、海洋能发电系统、地热能发电系统、生物质发电装置以及储能装置等。
根据用户及使用目的的不同，新能源发电可用于备用电站、电力调峰、冷热电联供以及边远地区的独立供电等多种用途。
中小容量燃气轮机发电、风力发电机组以及以直流电形式存在的太阳能光伏电池、燃料电池等分布式电源发出的电能无法直接供给交流负荷，须经一定的接口并网。
分布式发电并网接口方式分电力电子逆变器接口和常规旋转电机接口类，前者在体积、重量、变换效率、可靠性、电性能等方面均优于后者，目前主要装置是并网逆变器。
逆变器的拓扑结构是关键，关系到逆变器的效率和成本。
一方面新能源大规模并网要求电网不断提高适应性和安全稳定控制能力，主要体现在：电网调度需要统筹全网各类发电资源，使全网的功率供给与需求达到实时动态平衡，并满足安全运行标准；电网规划需要进行网架优化工作，通过确定合理的大规模新能源基地的网架结构和送端电源结构，实现新能源与常规能源的合理布局和优化配置；输电环节需要采用高压交／直流送出技术，提升电网的输送能力，降低输送功率损耗。
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三相逆变器设计与仿真
三相逆变器设计与仿真
1.设计
数据要求
输出电压V 0：220V
输出频率f ：50HZ 负载功率因数cos φ：0.8-1 过载倍数：1.5倍 输出功率P 0：6KVA
负载参数的计算
负载输出部分电路图，如图所示
负载输出电路
负载电阻最小值计算
当cos φ=1时，负载电阻计算计算公式为公式（3-1）；当cos φ=0.8时，负载电阻计算公式为公式（3-2）
Ω=÷=÷=8.07000622022
o o p V R （3-1）
Ω=⨯==
10.088
.00006220P 2
2
ϕCOS V R O O （3-2） 负载电感最小值计算
负载无功功率1L Q 为
KVA P Q O L 6.337sin 6sin 1=︒⨯==ϕ 负载电感感抗1L Z 为 Ω===4.133600
2202
12
1
L O L Q V Z
A I I OP 59.001.72422o )短(=⨯=
=
三相逆变器电路
三相逆变电路
滤波电感计算
1.滤波电感的作用
1).减小输出电压的谐波电压 2).保证滤波电压的传输
2.设计滤波器时应该注意以下问题
1).滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率（例60倍频） 2).LC 2ω应该远小于1（即12<<LC ω) 3).
R
L
ω应较小 根据设计滤波器时要注意的问题要求而选择5.1=L ω 滤波电感L 为 mH f L 775.450
25
.125.1=⨯==ππ 实际取值为5mH 所以滤波电感感抗L Z 为
Ω=⨯⨯⨯==-=314.010550223ππωfL L Z L 滤波电路的固有频率'f 为
HZ LC
f 511.19710
13010
521
216
3
'=⨯⨯⨯=
=
--ππ
10923.02<<=LC ω满足要求
逆变电路输出电压
滤波及负载部分电路图，如图所以
滤波及负载部分电路图
在过载1.5倍的情况下：
1cos =ϕ时（即纯阻性）
电感电流L I 与R I 间的夹角θ为
︒=⨯==11.47)26.52581.58.07
arctan()1.5arctan(
C Z R θ 电感电流L I 为 A I I I R C L 41.72)8.07
2201.5()26.5258220(
)1.5(2
222
=⨯+=+=
电感L 上的压降L V ∆为
A Z I V L L L 14.23341.041.72=⨯==∆ 逆变电路的输出电压i V 为 V V i 217.62)11.4790cos(14.23220214.2322022=︒-︒⨯⨯⨯-+=
8.0cos =ϕ时（即阻感性）
负载电感电流1L I 与滤波电容电流C I 之差为
A Z Z I I C
L C L 16.33326.5258
220
13.42201.5220
220
1.51
1=-⨯=
-
⨯=-
C L I I -1与R I 之间的夹角θ为
︒=⨯=26.51)10.08
2201.516.333
arctan(
θ 电感电流L I 为
A I I I I C L R L 36.59)16.333()10.082201.5(
)()2(22
212=+⨯=+=- 电感L 上的压降为L V ∆为
V Z I V L L L 11.49314.036.59=⨯==∆ 逆变电路的输出电压i V 为
225.363V
)26.5190cos(11.49220211.4922022=︒+︒⨯⨯⨯-+=
i V
主开关器件的耐压
主开关器件的耐压根据所有工作情况下的最高电压考虑，主开关器件所承受
的最高电压一般出现在输入电压最高、输出负载最轻时，选主开关器件耐压为实际工作电压的2倍。
取逆变电路在过载情况下的输出电压的2倍，即225.363*2=450.726V 。
在留有一定裕量下，实际选650V 耐压的开关器件。
输出滤波模型
输出滤波电路图，如图所示
输出滤波电路 根据输出滤波电路写出如下关系式
1ri Vo Vi dt di
L --=
01i i dt dVo
C -=
将式上面公式变换形式后的式下面公式
11ri Vo Vi Lsi --= o i i CsVo -=1 根据上面公式画出输出滤波仿真模型，如图所示
输出滤波仿真模型 输出电压Vo 与输入电压Vi 的关系式为 o i rCs LCs r
Ls Vi rcs LCs Vo 1
1122+++-++=
三相逆变器的控制策略
在给定输入Vi 与负载扰动输入io 共同作用下下，闭环输出Vo （s ）为
)
()1()()
()()1()(23232s Io K s K s K rC LCs r Ls s s Vi K s K s K rC LCs K s K s K Vo i
P d i P d i P d ++++++-+++++++= 其闭环特征方程)(s D 为
i P d K K s K rC LCs s D +++++=)1()()(23 主导极点21、S 为
2211r r r r j S ξωωξ-±-=、
非主导极点3S 为
)105(3-=-=n n S r r ωξ 期望的特征方程)(s D r 为
))(2())()(()(22321r r r r r r r r r n s s s s s s s s s D ωξωωξ+++=---= 根据极点配置法求解，得
rC LC n K r r d -+=ωξ)2( 1)12(22-+=LC n K r r P ωξ LC n K r r i 3ωξ= r ξ是阻尼比 r ω是自然振荡频率 L 为滤波电感 C 为滤波电容 当8.0=r ξ、3500r =ω、10n =、Ω=6.0r 时，代入到公式中求得
Kp=9.15 Kd=0.02 Ki=20658
双闭环控制系统
将滤波电感电流或滤波电容电流瞬时值作为反馈量引入控制系统，设置电流内化改善系统动态性能
双闭环控制系统仿真模型有三种情况，如图所示
双闭环控制系统仿真模型
如图所示，模型中负载扰动在内环之外，其优点是能方便的实现逆变器的过流保护，但对负载扰动的抗干扰性弱。
双闭环系统闭环特征方程)(s D 为
LC K
K s LC K K K K s LC CK K K s LC
K rC s s D i
i i P i P i P P p
2112212221324
1)(++++++
++
=
四阶系统期望闭环主导极点21、S 为
2
211r r r r j S ξωωξ-±-=、
非主导极点3S 、4S 为
r r m S ωξ-=3 r r n S ωξ-=4 期望的四阶系统特征方程)(r s D 为
))()(2()(22r r r r r r r r n s m s s s s D ωξωξωωξ++++= 根据极点配置法求解，得
420r r LCmn a ωξ= 321)2(r r r mn n m LC a ωξξ++= 222])22(1[r r mn n m LC a ωξ+++= r r n m LC a ωξ)2(3++= P i P
K CK a K 22211
--
i
i K a K 20
1=
r C a K P -=
3
2
)1(02
222122232=-+-+a K K K a K a CK P i P i i
将8.0=r ξ 3500=r ω 10==n m Ω=6.0r ，代入公式求得
a0=6.5*10∧9 a1=3*10∧6 a2=700 a3=0.03
K2p=307 K2i=50 K1p=2.521 K1f=5477.543
2．仿真
三相逆变器电路simulink仿真图
仿真结果。