(完整版)三相逆变器SPWM的仿真

目录

一摘要 (2)

二三项逆变器SPWM调制原理 (2)

三SPWM逆变电路及其控制方法 (2)

3.1SPWM包括单极性和双极性两种调制方法 (2)

3.2调制法 (3)

3.3特定谐波消去法 (4)

四三相桥式逆变器SPWM调制的仿真型 (5)

4.1SUBSYSTEM封装模块 (6)

4.2SUBSYSTEM1封装模块 (7)

五三相桥式逆变器SPWM调制的仿真波形 (7)

六频谱分析 (14)

6.1对相电压UN’、VN’、WN’输出电压进行谐波分析 (14)

6.2对负载的线电压U UV、U VW、U WU的输出波形进行谐波分析 (16)

6.3负载VN的相电压UN、VN、WN输出波形进行谐波分析 (17)

七结语 (19)

八参考文献 (19)

三相逆变器双极性SPWM调制技术的仿真

一摘要：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）。本论文以三相逆变器双极性SPWM调制技术的仿真为例，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。通过调节载波比N，用示波器观看输出波形的改变。另外，采用subplot作出相电压、相电流、线电压、不同器件所承受的电压波形以及频谱图，并加以分析。

关键词：PWM 三相逆变器载波比N 示波器仿真波形

二三相逆变器SPWM调制原理

在采样控制理论中有一个重要的结论：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。图1中各个形状的窄脉冲在作用到逆变器中电力电子器件时，其效果是相同的，是指环节的输出响应波形基本相同。

重要理论基础——面积等效原理

a)矩形脉冲b)三角脉冲c)正弦半波脉冲d)单位脉冲函

图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲

三SPWM逆变电路及其控制方法

3.1 SPWM包括单极性和双极性两种调制方法

（1）如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的一种极性范围内变化，所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内，叫做单极性控制方式。

（2）如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间连续变化，则SPWM波也是在正负之间变化，叫做双极性控制方式。

图2双极性PWM控制方式

其中：载波比——载波频率f c与调制信号频率f r 之比N，既N = f c / f r

调制度――调制波幅值Ar与载波幅值Ac之比，即Ma＝Ar/Ac

同步调制——N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。

➢基本同步调制方式，f r 变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定；

➢三相电路中公用一个三角波载波，且取N 为3的整数倍，使三相输出对称；

➢为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数；

➢f r 很低时，f c 也很低，由调制带来的谐波不易滤除；

➢f r 很高时，f c 会过高，使开关器件难以承受。

异步调制***——载波信号和调制信号不同步的调制方式。

➢通常保持f c 固定不变，当f r 变化时，载波比N 是变化的；

➢在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称；

➢当f r 较低时，N 较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小；

➢当f r 增高时，N 减小，一周期内的脉冲数减少，PWM 脉冲不对称的影响就变大。

3.2 调制法

1）单相桥式SPWM逆变电路调制法

设负载为阻感负载，工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。以u o正半周，让V1通，V2断，V3和V4交替通断。由于负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。负载电流为正的区间，V1和V4导通时，u o等于U d 。V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，u o=0

负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，i o为负，实际上i o从VD1和VD4流过，仍有u o=U d 。V4关断V3开通后，i o从V3和VD1续流，u o=0。

u o总可得到U d和零两种电平。u o负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，u o可得-U d和零两种电平。

图3 三相桥式PWM型逆变电路

2）U 、V、W三相的PWM控制是通常公用一个三角波Uc，三相的调制信号Uru、Urv、Urw依次相差120°。U、V、W各相功率开关器件的控制规律相同，现以U相为例来分析。当Uru>Uc时，给桥臂V1以导通的信号，给下桥臂V4以关断的信号，则U相相对于直流电源假想中点N’的输出电压UN’=Ud/2。当Uru

UN=UN’-(UN’+VN’+WN’) /3

在电压型逆变电路的PWM控制中，同一相上下两个臂的驱动信号都是互补的。

3.3特定谐波消去法

输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和π），共6个开关时刻可控。为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。首先，为了消除偶次谐波，应使波形正负两个半周期镜对称。

特定谐波消去法的输出SPWM波形