pwm逆变电路仿真设计
单相桥式pwm逆变电路实验报告
单相桥式PWM逆变电路实验报告1. 引言在现代电力系统中，逆变器是一种重要的电力电子设备。
逆变器可以将直流电能转换为交流电能，广泛应用于太阳能发电、风力发电、电动车等领域。
本实验旨在通过搭建单相桥式PWM逆变电路，深入了解逆变器的工作原理和性能。
2. 实验原理2.1 单相桥式PWM逆变电路单相桥式PWM逆变电路是一种常见的逆变器拓扑结构。
它由四个开关管和一个负载组成，如图1所示。
其中，开关管可以通过PWM信号控制开关状态，从而实现对输出电压的控制。
2.2 工作原理在单相桥式PWM逆变电路中，通过控制开关管的导通和截止，可以实现对输出电压的控制。
具体工作原理如下：1.当开关管S1和S4导通，S2和S3截止时，电流流经D1和D4，负载得到正半周电压。
2.当开关管S2和S3导通，S1和S4截止时，电流流经D2和D3，负载得到负半周电压。
3.通过调节开关管的导通时间比例，可以实现对输出电压的调节。
2.3 PWM调制技术PWM调制技术是实现对逆变器输出电压调节的关键。
PWM调制技术通过改变开关管的导通时间比例，将输入直流电压转换为一系列脉冲信号，从而实现对输出电压的控制。
常用的PWM调制技术有脉宽调制（PWM）和正弦PWM调制（SPWM）。
3. 实验步骤3.1 实验器材•单相桥式PWM逆变电路实验板•示波器•直流电源•变压器3.2 实验步骤1.搭建实验电路：根据实验板上的连接图，连接单相桥式PWM逆变电路。
2.调节直流电源：将直流电源的输出电压调节为逆变器的输入电压。
3.设置PWM信号：使用示波器生成PWM信号，并通过控制开关管的导通时间比例，调节输出电压的大小。
4.连接负载：将负载接到逆变器的输出端，观察负载的输出情况。
5.调节PWM信号：通过改变PWM信号的频率和占空比，进一步调节输出电压的稳定性和波形质量。
6.记录实验数据：记录不同PWM信号参数下的输出电压和负载情况。
4. 实验结果与分析4.1 输出电压调节根据实验步骤中的操作，我们可以通过调节PWM信号的占空比，实现对输出电压的调节。
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 ：∖-∣ 。
双极性模式PWM逆变电路
电力电子系统计算机仿真题目：双极性模式PWM逆变电路班级：姓名：学号：指导老师：日期：摘要PWM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控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，现在大量应用的逆变电路中绝大部分都是PWM型逆变电路。
本设计为双极性PWM方式下的单相全桥逆变电路，主要包括双极性SPWM控制信号的发生电路和带反并联二极管的IGBT作为开关器件的单相全桥电路。
设计的重点在于运用MATLAB中的SIMULINK建立电路模型，对电路进行仿真，并对仿真结果进行分析，得出系统参数对输出的影响规律。
关键字：双极性PWM控制逆变电路 SIMULINK仿真目录一、主电路工作原理 (3)1.1 PWM控制技术及SPWM波的生成 (3)1.1.1 PWM控制的基本原理 (3)1.1.2 SPWM法的基本原理 (4)1.1.3规则采样法 (4)1.2 单极性和双极性PWM控制逆变电路分析 (5)1.2.1 单极性PWM控制方式 (6)1.2.2 双极性PWM控制方式 (6)二、MATLAB仿真及结论分析 (7)2.1 建立仿真模型 (7)2.1.1 双极性SPWM控制信号的仿真模型 (7)2.1.2 双极性模式PWM逆变电路仿真模型 (10)2.2 双极性模式PWM逆变电路仿真结果及分析 (13)三、PSIM仿真及结论分析 (20)3.1 建立仿真模型 (20)3.2 仿真结果及分析 (21)四、总结与体会 (26)五、参考文献 (27)一、主电路工作原理1.1 PWM控制技术及SPWM波的生成1.1.1 PWM控制的基本原理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控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。
单相桥式PWM逆变电路设计
指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学自动化学院综合设计报告设计题目：单相桥式PWM逆变电路设计单位（二级学院）：自动化学院学生姓名：梁勇专业：电气工程与自动化班级：0830702学号：07350225指导教师：罗萍设计时间：２０１０年１０月重庆邮电大学自动化学院制目录一、课程设计任务 (2)二、SPWM逆变器的工作原理 (2)1.工作原理 (3)2.控制方式 (4)3.单片机电源与程序下载模块 (7)4.正弦脉宽调制的调制算法 (8)5.基于STC系列单片机的SPWM波形实现 (11)三、总结 (14)四、心得体会 (15)五、附录： (17)1.程序 (17)2.模拟电路图 (19)3.电路图 (22)摘要：单片机控制逆变电路，以逆变器为主要元件，稳压、稳频输出的电源保护设备。
采用面积等效的SPWM波，又单片机为主导，输出三角波和正弦波再由这两个波相叠加输出spwm波来控制逆变电路的触发，使其把直流编程频率可变的交流电关键字：单片机逆变电源正弦波脉冲触发单相桥式PWM逆变电路设计一、课程设计任务对单相桥式pwm逆变电路的主电路及控制电路进行设计，参数要求如下：直流电压为12 V，L=1mH，要求频率可调，输出为5V的正弦交流电。
设计要求：1.理论设计：了解掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，设计单相桥式PWM逆变电路的主电路和控制电路。
包括：IGBT电流，电压额定的选择驱动电路的设计画出完整的主电路原理图和控制原理图列出主电路所用元器件的明细表二、SPWM逆变器的工作原理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。
PWM技术在单相全桥逆变电路中的应用MATLAB仿真结果副本样本
第一某些：单相电压型全桥逆变电路一、逆变电路(纯电阻负载)1、正常逆变电路负载串联电感并联电容后仿真成果：电感0.1H，电容0.07C。
2、移向逆变电路触发电平波形图：从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4触发电压，幅值为4v。
器件IGBT输出波形图：从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4输出电压与电流波形：（紫色为电压12v，黄色为电流2A）负载输出波形图：从上到下依次为输出电压波形（最大值为12V），输出电流（最大值为2A）。
10v1.7A负载串联电感并联电容之后仿真成果：第二某些：PWM波形发生器正弦波调制波频率决定了逆变器输出交流电压、电流频率。
为了产生频率为50HZ电压电流，将正弦波、三角波参数设立如下：一、单极性调制正弦波幅值范畴为[-3 3]，三角波幅值范畴为[0 4]，信号波范畴为[0 3] 下面各图依次为半个、一种、两个周期SPW波形图二、双极性控制方式第三某些：PWM技术在单相全桥逆变电路中应用下图依次为VT1、VT4与VT2、VT3不同周期时波形图。
一、纯电阻下波形图下图依次为整流输出电流、电压波形图：电流幅值范畴为[-1.7 1.7]，电压幅值范畴为[-10 10]二、负载与电感串联然后再与电容并联，在电感、电容滤波作用下波形图下图依次为整流输出电流、电压波形图：电流幅值范畴为[-0.8 0.8]，电压幅值范畴为[-10 10]参照文献[1]中北大学电子设计课程设计阐明书. 中北大学.[2]黄忠霖黄京. 电力电子技术MATLAB实践. 北京：国防工业出版社. .1.[3]单相SPWM逆变电源仿真设计. 黄朝飞.[4]广西大学毕业设计.。
三相电压源型逆变器PWM仿真
目录1概述 (1)1.1 逆变电路简介 (1)1.2 PWM简介 (1)2 三相电压源逆变器工作原理 (3)3 Matlab仿真建模与分析 (5)3.1三相SPWM波的产生 (5)3.2 SPWM逆变器仿真 (6)3.3 滤波器粗略分析 (10)三相电压源型SPWM逆变器的设计1概述1.1 逆变电路简介与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。
当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。
又逆变电路根据直流侧电源性质不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆变电路；它们也分别被称为电压源型逆变电路和电流源型逆变电路。
其中，电压源型逆变电路有以下主要特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗；由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同；当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用，为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
1.2 PWM简介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1-1所示的脉冲序列，这就是PWM波形。
双极性PWM控制单桥逆变电路仿真
原理讲解-------姜家鑫 仿真搭建-------赵忠泉 参数设置-------张江 结果分析-------魏剑 PPT制作-------黄雪萍 王世杰
1
工作原理
基本原理：
双极性PWM控制方式：
a) 在ur的半个周期内，三角波载波有 正有负，所得的PWM波也有正有负，在ur 的一个周期内，输出的PWM波只有±Ud两 种电平。
图1 单相桥式PWM逆变电路 图2 双极性SPWM控制示意图
仿真要求：
仿真要求：仿真阻感负载时的负载电压、电流，同时显 示四个器件的驱动信号，并对输出电压、电流分别进行 FFT分析。
参数：Ud=300V，R=1Ω，L=2mH，输出频率fo=500Hz，载波比 N=10，调制度为0.6； 若调节输出频率fo=5KHz，应如何处置？ 答：若输出频率为5KHz，要满足载波比N=10,则调制波频率为 50000Hz。
谢谢观看
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fo=500Hz时：电压基波幅值为290.6，电流基波幅值为29.6；THD=23.22%
fo=5KHz时：电压基波幅值增加到296.4，电流基波幅值为2.846；THD降到 18.60%.
可见，PWM逆变器的谐波特性与载波频率有着密切关系。将载波频率5000Hz提 高到50000Hz，输出电压的低次谐波增加。输出电流THD比之前更少，负载电流 的正弦度更好。
b) 在ur的正负半周，对各个开关器件 的控制规律相同。当ur>uc时，V1和V4导 通，V2和V4关断，这时如果io>0,则V1和 V4导通，如果io<0，则VD1和VD4导通， 但不管那种情况都是uo=Ud。当ur<uc时， V2和V3导通，V1和V4关断，这时如果 io<0,则V2和V3导通，如果io>0,则VD2和 VD3导通，但是不管哪种情况都是uo=-Ud。
三相SVPWM逆变电路MATLAB仿真
基于电压空间矢量控制的三相逆变器的研究1、SVPWM 逆变电路的基本原理及控制算法图1.1中所示的三相逆变器有6个开关，其中每个桥臂上的开关工作在互补状态， 三相桥臂的上下开关模式得到八个电压矢量，包括6个非零矢量(001)、(010)、(011)、(100)、(101)、(110)和两个零矢量 (000)、(111).图1.-1 三相桥式电压型有源逆变器拓扑结构在平面上绘出不同的开关状态对应的电压矢量，如图1.2所示。
由于逆变器能够产生的电压矢量只有8个，对与任意给定的参考电压矢量，都可以运用这8个已知的参考电压矢量来控制逆变器开关来合成。
3U (011)1U (001)5U (101)4U (100)6U (110)2U (010)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ0U (000)7U (111)βcU θβu αu 1sv U 2sv U 3sv U图1.2 空间电压矢量分区图1.2中，当参考电压矢量在1扇区时，用1扇区对应的三个空间矢量U sv 1、U sv 2、U sv 3来等效参考电压矢量。
若1.2 合成矢量ref U 所处扇区N 的判断三相坐标变换到两相βα-坐标：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡)()()(23- 23 021- 21- 132)()(t t t t t u u u u u co bo ao βα （1.1）根据u α、u β的正负及大小关系就很容易判断参考电压矢量所处的扇区位置。
如表1.1所示。
表1.1 参考电压矢量扇区位置的判断条件可以发现，扇区的位置是与u β、 u u βα-3及u u βα--3的正负有关。
为判断方便，我们设空间电压矢量所在的扇区NN=A+2B+3C （1.2）其中，如果u β ＞0，那么A=1,否则A=0如果u u βα-3 ＞0，那么B=1,否则B=0 如果u u βα--3 ＞0，那么C=1,否则C=01.3 每个扇区中基本矢量作用时间的计算在确定参考电压矢量的扇区位置后，根据伏秒特性等效原理，采用该扇区三个顶点所对应的三个电压空间矢量来逼近参考电压矢量。
PSIM仿真设计单相桥式SPWM逆变器
PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制；实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路（H桥）拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管：T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4，如图4.1所示。
当T1、T4导通时，V ab=V D；当T2、T3导通时，V ab=-V D；当T1、T3导通时V ab=0；当T2、T4导通时，V ab=0（其中T1、T2不能同时导通；T3、T4不能同时导通）。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量，例如电压V(t)，作用于惯性系统（例如RLC电路）时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份，那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。
如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等，那么从冲量等效的观点看，由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进一步，如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲，每个电压脉冲的面积（冲量）分别与①、②、③…面积相等，于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制（重点）图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示，图中的高频三角波v c成为载波，正弦波v r称为调制波或参考调制波。
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。
PSIM仿真设计单相桥式SPWM逆变器
PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制；实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路（H桥）拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管：T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4，如图4.1所示。
当T1、T4导通时，V ab=V D；当T2、T3导通时，V ab=-V D；当T1、T3导通时V ab=0；当T2、T4导通时，V ab=0（其中T1、T2不能同时导通；T3、T4不能同时导通）。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量，例如电压V(t)，作用于惯性系统（例如RLC电路）时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份，那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。
如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等，那么从冲量等效的观点看，由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进一步，如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲，每个电压脉冲的面积（冲量）分别与①、②、③…面积相等，于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制（重点）图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示，图中的高频三角波v c成为载波，正弦波v r称为调制波或参考调制波。
基于PWM逆变器的设计与仿真
基于PWM逆变器的设计与仿真基于PWM逆变器的设计与仿真，是指利用脉宽调制（PWM）技术来实现电力逆变器的设计，并通过仿真软件进行仿真验证。
逆变器是将直流电转换成交流电的设备，广泛应用于交流电源的供给、电力变频调速和电力质量控制等领域。
而PWM逆变器则是通过脉宽调制技术来实现电力逆变器的一种高效、精确的实现方式。
在PWM逆变器的设计与仿真中，首先需要选择合适的拓扑结构。
常见的PWM逆变器拓扑有单相单桥逆变器、单相全桥逆变器、三相单桥逆变器和三相全桥逆变器等。
选择不同的拓扑结构，会对逆变器的性能指标、功率因数和谐波等方面产生不同的影响。
其次，需要设计逆变器的控制系统。
逆变器控制系统主要包括脉宽调制控制方法、电流控制方法和电压控制方法等。
脉宽调制方法是通过调节开关器件的导通时间来控制输出的交流电压波形，常用的调制方法有基波脉宽调制、谐波脉宽调制和交叉相消脉宽调制等。
电流控制方法是通过控制群极坐标和空间向量斑图，使逆变器的输出电流满足要求。
电压控制方法是通过控制逆变器的输出电压和频率，来满足电力质量等应用需求。
设计好逆变器的拓扑结构和控制系统后，就可以进行仿真验证了。
利用仿真软件，可以通过建立逆变器的数学模型，设置逆变器的参数和控制策略，对逆变器进行仿真运行。
通过对逆变器的电压、电流、功率因数、谐波等指标进行仿真分析，可以评估逆变器的性能。
同时，仿真还可以用来优化逆变器的设计，调整参数和控制策略，以达到更好的性能要求。
在基于PWM逆变器的设计与仿真中，还需要考虑逆变器的电路拓扑、开关器件的选择、滤波器的设计和保护措施等方面。
逆变器的电路拓扑应该满足需求，开关器件应具备较高的开关速度和耐受电压，滤波器可以用来改善输出波形的质量，保护措施可以防止逆变器出现故障和损坏。
综上所述，基于PWM逆变器的设计与仿真是一个涉及多个方面的综合性工作。
需要选择合适的拓扑结构和控制系统，进行仿真分析并进行优化设计，以实现逆变器的高效、稳定和可靠运行。
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。
基于MATLAB的单相PWM逆变电路的仿真研究
向 交 流 负 载 供 电 时 需 要 逆 变 电
路 ； 交 流 电动 机 调 速 用 变 频 器 、
一
种 极 性 范 围 内变 化 ，所 得 的Ｐ Ｍ 分 。 Ｗ 单 极性 Ｓ Ｗ 信 号 的Ｓ ｍ ｌ ｎ ＰＭ ｉｕ ｋ ｉ
视化仿真工具Ｓｍｕｎ 建立单相 桥式单极性控制方式ＴＰ ｉ ｆｋ ｉ ＷＭ逆 变电路 的仿真模 型，通过动 态仿 真，研 究了调 制深度 、载波频率
对输 出电压、负载上电流 的影响 ；并分析 了输 出电压、负载上电流的谐 波特性 。仿真结果表 明建模的正确性，并证 明了该模 型 具有 快捷 、灵活、方便、直观等一系列特点，从 而为 电力电子技术教学和研究 中提供 了一种较好 的辅助工具。 【 关键词 】Ｍａ ａ／ｉ ｕｉｋ ＷＭ逆变电路 ；动态仿真 ；建模 ｔｂ Ｓｍ ｌ ；Ｐ ｌ ｎ
采 用 Ｉ Ｂ 作 为 开 关 器 件 的单 电压ｕｆ 幅值Ｗ １Ｕ。 ＧＴ 。 的 ｌ １ｄ ＝１
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相 桥 式Ｐ Ｍ 变 电路 如 图 ｉ 示 。 Ｗ逆 所 设负 载 为 阻感 负载 ， 工作 时Ｖ和Ｖ ，
３ 建模 及 仿真 ． ３ １建 模 ．
Ｉ》 ＿一 ） 皇王研究…………………… ）
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基于ＭＡ Ｌ Ｂ Ｔ Ａ 的单； Ｐ ￣ ＷＭ Ｒ 逆 变 电路 的仿 真研 究
温 州医学院 朱 南 张理兵
【 要】逆变 电路是Ｐ 摘 ＷＭ控制技术 最为重要的应用场合 。这 里在研 究单相 桥
叶卫川 徐俊佩
电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验
电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验实验目的掌握电压型三相SPWM逆变器电路仿真模型的建立及模块参数和仿真参数的设置。
理解电压型三相SPWM逆变器电路的工作原理及仿真波形。
实验设备：MA TLAB/Simulink/PSB实验原理电压型三相SPWM逆变器电路如图7-1所示。
图7-1 电压型三相SPWM逆变器电路实验内容启动Matlab，建立如图7-2所示的电压型三相SPWM逆变器电路结构模型图。
图7-2 电压型三相SPWM逆变器电路模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图7-3、7-4、7-5、7-6、7-7、7-8所示。
图7-3 直流电压源模块参数图7-4 通用桥模块参数图7-5 PWM发生器模块参数图7-6 负载Ra模块参数图7-7 负载Rb模块参数图7-8 负载Rc模块参数系统仿真参数设置如图7-9所示。
图7-9 系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到输出端三相交流电流、输出端交流电压uab、输出端交流电压ubc、输出端交流电压uca的仿真波形，如图7-10所示。
图7-10 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为50Hz）在PWM发生器模块中，将逆变桥输出电压频率设置为200Hz，此时的仿真波形如图7-11所示。
图7-11 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为200Hz）改变PWM发生器模块的输出电压频率参数，即可得到不同工作情况下的仿真波形。
例如将逆变桥输出电压频率设置为25Hz，此时的仿真波形如图7-12所示。
图7-12 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为25Hz）又例如将逆变桥输出电压频率设置为10Hz，此时的仿真波形如图7-13所示。
图7-13 电压型三相SPWM 逆变器电路仿真波形（输出频率为10Hz ）实验总结1、 总结电压型三相SPWM 逆变器的工作原理。
如上图。
电路采用双极性控制方式。
,,a b c 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a r u 、b r u 、c r u 依次相差120°。
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题目如下：
使用IGBT完成逆变电路仿真，直流电压300V。
阻感负载，电阻值1Ω，电感值3mH。
调制深度m=0.5。
输出基波频率50Hz，载波频率为基频15倍，即750Hz。
分别按下列要求仿真输入输出波形，进行谐波傅里叶分析。
绘制主要器件的工作波形。
1，单极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真，及双极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真。
对比两种调制方式的不同。
题目中需要做单极性与双极型SPWM的单相全桥逆变电路仿真，那么首先了解一下SPWM的原理。
SPWM控制的基本原理
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控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，PWM控制技术在逆变电路中的应用也最具代表性。
面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础，即在采样控制中，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的同一环节上时，其效果基本相同。
其中，冲量指的是窄脉冲的面积；效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。
如图1.1所示，三个窄脉冲形状不同，但是它们的面积都等于1，
图1.1
SPWM控制如下：
如图1-2是单相PWM逆变电路VT1~VT4是四个IGBT管，VD1~ VD4是四个二极管，调制电路作为控制电路控制IGBT导通与关断来得到所需要的波形。
图1-2
计算法和调制法：
SPWM逆变电路主要有两种控制方法：计算法和调制法。
计算法是将PWM脉冲宽度的波形计算出来，显然这种方法是很繁琐的，不采用。
调制法是用一个三角波作为载波，将一正弦波作为调制信号进行调制。
我们采用调制法。
因为等腰三角波上下宽度与高度呈线性关系且左右对称，当它与一个平缓变化的正弦调制信号波相交时，在交点时刻就可以得到宽度正比于正弦信号波幅度的脉冲
单极性与双极型的控制方法如下：
1单极性PWM控制方式：
如图1-3所示，在u r和u c的交点时刻控制IGBT的通断u r正半周，VT1保持通，
VT2保持断.
当u r>u c时使VT4通，VT3断，u o=u d当u r<u c时使VT4断，VT3通，u o=0 ，u r负半周，VT1保持断，VT2保持通
当u r<u c时使VT3通，VT4断，u o=-u d当u r>u c时使VT3断，VT4通，u o =0 虚线u of表示u o的基波分量
图1-3
2，双极性PWM控制方式：
如图1-4在u r的半个周期，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，在u r一周期，输出PWM波只有±u d两种电平，仍在调制信号u r和载波信号u c的交点控制器件的通断，u r正负半周，对各开关器件的控制规律相同。
当u r>u c时，给VT1和VT4导通信号，给VT2和VT3关断信号，如i o>0，VT1和VT4通，
如i o<0，VD1和VD4通，u o =u d
当u r<u c时，给VT2和VT3导通信号，给VT1和VT4关断信号，如i o<0，VT2和VT3通，如i o>0，VD2和VD3通，u o =-u d
图1-4
仿真如下：
1，单极性
单相单极性全桥逆变主电路图形如下图1-5
图1-5 Matlab仿真主电路图如图1-6
图1-6
其中子系统subsystem为控制驱动电路，如下图1-7
图1-7
按照题目的要求设置各个元器件额参数后得：单极性载波与调制波波形如图1-8：
图1-8 阻感负载中电流与电压的波形如下图1-9：
图1-9
波形参数之后进行傅里叶频谱分析如图1-10，图1-11
图形1-10
图形1-11
接下来进行双极型分析：
双极型单相单极性全桥逆变主电路图如下图跟单极性相同
Matlab仿真主电路图如图1-12
图1-12
其中子系统subsystem为控制驱动电路，如下图1-13
图1-13
按照题目的要求设置各个元器件额参数后得
双极性载波与调制波波形如图1-14：
图1-14
阻感负载中电流与电压的波形如下图1-15：
图1-15
波形参数之后进行傅里叶频谱分析如图1-16，图1-17
图1-16
图17
结论如下：
通过频谱图得
单极性SPWM总谐波系数THD=129.01%
双极性SPWM总谐波系数THD=270.18%
由图1-16，1-17知道双极性SPWM输出的15次谐波是基波的222.78%，相当于是基波
的2.3倍为最大的。
由图1-10，1-11知道单极性SPWM输出的29与31次谐波的比例与基波相比占与69.82%与77.64%。
但是15次谐波所占比例相当小，可以忽略。
由此可以看出在不经过滤波且频率相同的情况下输出波质量单极性要好于双极性，因此在题目给定的条件下，单相全桥逆变器应用中，单极倍频SPWM比双极性SPWM优越。