單相逆變器SPWM調(diào)制技術(shù)的仿真

1、華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)率於火通上孕課程設(shè)計(jì)(論文M壬務(wù)書電氣學(xué)院 學(xué) 院 11電力牽弓I 專 業(yè)(3)班_、課程設(shè)計(jì)(論文)題目 單相逆變器 SPWM調(diào)制技術(shù)的仿真二、課程設(shè)計(jì)(論文)工作自2014年_6月16日起至 2014年6月20日止。三、 課程設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn)：電氣學(xué)院機(jī)房四、課程設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容要求：1. 本課程設(shè)計(jì)的目的(1) 熟練掌握MATLAE言的基本知識(shí)和技能；(2) 熟悉 matlab 下的 simulink 和 simpowersystems 工具箱；(3) 熟悉構(gòu)建單相橋式逆變器SPWM單極性和雙極性調(diào)制的仿真模型;(4) 培養(yǎng)分析、解決問(wèn)題的能力；提高學(xué)生的科技論文寫作

2、能力。2. 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求1) 基本要求：(1) 要求對(duì)主電路和脈沖電路進(jìn)行封裝，并對(duì)調(diào)制度和載波比參數(shù)進(jìn)行封裝；(2) 仿真參數(shù)為:E=100-300V; Ma=0.8-0.95; N=9-21; h=0.0001s ,其他參數(shù)自定；(3) 給出調(diào)制波原理圖、相電壓、相電流、線電壓、不同器件所承受的電壓波形以及頻譜圖，要求采用 subplot作圖；(4) 選取不同參數(shù)進(jìn)行仿真，比較仿真結(jié)果有何變化，給出自己的結(jié)論。5 matlab simulink simpowersystemsspwm單極性和雙極性調(diào)制的仿真模型。2) 創(chuàng)新要求：封裝使仿真模型更加美觀、合理3) 課程設(shè)計(jì)論文編寫要求

3、(1) 要按照課程設(shè)計(jì)模板的規(guī)格書寫課程設(shè)計(jì)論文(2) 論文包括目錄、正文、心得體會(huì)、參考文獻(xiàn)等(3) 課程設(shè)計(jì)論文用 B5紙統(tǒng)一打印，裝訂按學(xué)校的統(tǒng)一要求完成4) 答辯與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：(1) 完成原理分析：20分；(2) 完成設(shè)計(jì)過(guò)程：40分；3)完成調(diào)試：20(4)回答問(wèn)題：20分；5) 參考文獻(xiàn)：1 劉鳳君.現(xiàn)代逆變技術(shù)及應(yīng)用M. 北京：科學(xué)出版社，2006.2 伍家駒，王文婷，李學(xué)勇，等.單相SPWM.變橋輸出電壓的諧波-1 -華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)分析J. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2008, 28（4）: 45-49, 52.3 王兆安，劉進(jìn)軍，電力電子技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社， 2009.54 湯才

4、剛，朱紅濤，李莉，陳國(guó)橋，基丁pwm逆變電路分析，現(xiàn)代電子技術(shù)2008年第1期總第264期。5劉衛(wèi)國(guó).MATLAEg序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版）.北京：高等教育出版社，2008.6）課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排內(nèi)容天數(shù)地點(diǎn)構(gòu)思及收集資料2圖書館編程設(shè)計(jì)與調(diào)試2實(shí)驗(yàn)室撰寫論文2圖書館、實(shí)驗(yàn)室學(xué)生簽名：2011年6月25日課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)審意見(jiàn)(120:優(yōu)（）、良（)）、-般（）、差（）；（2）設(shè)計(jì)分析(20 分):優(yōu)（）、良（）、中（）、-般（）、差（）；（3）完成調(diào)試(20 分):優(yōu)（）、良（）、中（）、-般（）、差（）；（4）翻譯能力(20 分):優(yōu)（）、良（）、中（）、-般（）、差（）；（5）回答問(wèn)題(2

5、0 分):優(yōu)（）、良（）、中（）、-般（）、差（）；（6）格式規(guī)范性及考勤是否降等級(jí)：是(:）、否（）(7)()、一般（)評(píng)閱人： 職稱：年 月 日-19 -目錄1. 引言-5 -2. 軟件介紹-6 -3. 電力電子電路的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) -7 -3.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) -7 -3.2電力電子電路SIMULINK仿真，具有以下特點(diǎn) -7 -4. 單相逆變器SPW調(diào)制技術(shù)的仿真 -8 -4.1 單相逆變器SPW瀾制電路的基本結(jié)構(gòu)圖 -8 -4.2 單相逆變器SPW瀾制電路的工作原理 -8 -4.2.1 逆變器SPW調(diào)制原理 -8 -4.2.2 SPWM 控制方式-10 -4.3單相逆變器SPW闌

6、制電路的SIMULINK模型.-12 -4.3.1單極性SPW休真的模型圖 -12 -4.3.1單極性SPW休真的模型圖 -13 -4.4模型參數(shù)的設(shè)定模型仿真圖及其分析 -14 -4.3.1 單極性SPW休真 -14 -4.3.2 雙極性SPW休真 -19 -5. 結(jié)束語(yǔ)-25 -6. 參考文獻(xiàn)-26 -單相逆變器SPW調(diào)制技術(shù)仿真的課程設(shè)計(jì)摘要:隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，可控電路直流電動(dòng)機(jī)控制，可變直流電源等 方面得到了廣泛的應(yīng)用，而這些都是以逆變電路為核心。本文建立了基于MATLAB 的單相橋式SPW逆變電路的動(dòng)態(tài)模型給出了仿真的實(shí)例與仿真結(jié)果，驗(yàn)證了模 型的正確性，并展現(xiàn)了 MATL

7、AB&真具有的快捷，靈活，方便，直觀的優(yōu)點(diǎn)，從 而為電力電子電力的數(shù)學(xué)及設(shè)計(jì)提供了有效的工具。關(guān)鍵詞:單相逆變 SPWM技術(shù)MATLAB SIMULINK 仿真 分析1. 引言20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的電力電子技術(shù)，使電能可以交換和控制，生產(chǎn)了 現(xiàn)在各種高效節(jié)能的新型電源和交直流調(diào)速裝置，為工業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸?shù)忍峁┝爽F(xiàn)代化的高新技術(shù)，提高了生產(chǎn)效率和人們的生活質(zhì)量， 使人類社會(huì)生活發(fā)生 了巨大的變化。但是在電力電子技術(shù)中有關(guān)電能的變換與控制過(guò)程，內(nèi)容大多涉及電力電子技術(shù)各種裝置的分析與大量計(jì)算，電能變換的波形分析，測(cè)量與繪圖等，隨著晶閘管所處狀態(tài)的不同，系統(tǒng)的參數(shù)形式也不同，因而傳統(tǒng)的

8、計(jì)算機(jī)語(yǔ) 言編程仿真程序冗長(zhǎng)，可讀性差，調(diào)試費(fèi)時(shí)，大量的時(shí)間花在矩陣處理和圖形的 生成分析等繁瑣易錯(cuò)的細(xì)節(jié)上，而這些工作特別適合 MATLAB使用。MATLAB 算功能強(qiáng)大，計(jì)算準(zhǔn)確乂快捷；同時(shí)MATLA提供的動(dòng)態(tài)仿真工具SIMULINKM直 接建立電路仿真參數(shù)，并且可以立即得到參數(shù)修改后的仿真結(jié)果，直觀性強(qiáng)，省去了編程步驟，實(shí)體圖形化模型的仿真簡(jiǎn)單，方便，能節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間與降低成本。 MATLAB制的圖形尤其準(zhǔn)確，活晰，精美。電力電子技術(shù)領(lǐng)域通常利用MATLAB中的SIMULINKM中的電氣系統(tǒng)模塊庫(kù)(Power System Blockser )建立電力電子 裝置的簡(jiǎn)化模型并進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)

9、和仿真?，F(xiàn)如今，逆變器的應(yīng)用非常廣泛，在已有的各種電源中，蓄電池，、十電池、 天陽(yáng)能電池都是直流電源，當(dāng)需要這些電源向交流負(fù)載供電時(shí)， 就需要逆變。另 外，交流電機(jī)調(diào)速變頻，感應(yīng)加熱電源等使用廣泛的電力電子設(shè)備， 都是以逆變 電路為核心。本文利用MATLA既真軟件對(duì)單相橋式逆變SPWM路進(jìn)行仿真分析， 并得出正確的仿真結(jié)果。2. 軟件介紹MATLAB境(乂稱 MATLA舶言)是由美國(guó) NewMexico大學(xué)的Cleve Moler 于1980年開始研究開發(fā)的，1984年由Cleve Moler等人創(chuàng)立的Math Works公 司推出的第一個(gè)商業(yè)版本。經(jīng)過(guò)幾十年ATLAB勺發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)和完善，現(xiàn)已

10、成為國(guó) 際公認(rèn)最優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件。ATLABB的兩個(gè)最著名特點(diǎn),即其強(qiáng)大的矩陣 運(yùn)算能力和完善的圖形可視化功能，使得它成為國(guó)際控制界應(yīng)用最廣的首選計(jì)算 機(jī)工具。在控制界，很多知名學(xué)者都能為其擅長(zhǎng)的領(lǐng)域?qū)懗隽斯ぞ呦洌渲泻?多工具箱已成為該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。MATLABM有對(duì)應(yīng)學(xué)科極強(qiáng)的適應(yīng)能力，很快成 為應(yīng)用學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助分析，設(shè)計(jì)，仿真，教學(xué)甚至科技文字處理不可缺少的基 礎(chǔ)軟件。MATLA蹄令和矩陣函數(shù)是分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)經(jīng)常采用的。MATLABft有很多預(yù)定含義的函數(shù)，供用戶在求解許多不同類型的控制問(wèn)題時(shí)調(diào)用。SIMULINK是MATLAB供的一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模，仿真和分析的軟件包

11、。Simulink 界面友好，他為用戶提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口，用戶建模通過(guò)簡(jiǎn)單的單擊和拖運(yùn)就能實(shí)現(xiàn),使得建模就像用紙和筆來(lái)畫面一樣容易。 他與傳統(tǒng)的仿真 軟件包相比，具有更直觀，方便，靈活的優(yōu)點(diǎn)。SIMULINK允許用戶定制和創(chuàng)建自己的模塊。SIMULINK模塊庫(kù)內(nèi)資源相當(dāng)豐富，基本模塊庫(kù)包括連續(xù)系統(tǒng)，離散系統(tǒng)非 線性系統(tǒng)，信號(hào)與函數(shù)，輸入模塊，接收模塊等等，使用方便。由基本模塊乂形 成了其他的一些專業(yè)庫(kù)，使仿真起來(lái)簡(jiǎn)單快捷，尤其是其中的電氣系統(tǒng)模塊庫(kù) (Power System Blockser ),可以使電力電子技術(shù)的仿真變得更加容易。在建成模型結(jié)構(gòu)后，就可以啟動(dòng)系統(tǒng)仿真功能來(lái)分

12、析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。啟動(dòng) 仿真后，SIMULINK通過(guò)鼠標(biāo)操作就可以實(shí)現(xiàn)在線修改參數(shù)，改變仿真算法，暫 停/繼續(xù)或停止仿真，不需要其他的復(fù)雜操作。3. 電力電子電路的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)軟件中提供了典型電力電子電路(如整流電路、觸發(fā)電路、有源 逆變電路、交流變換電路、直流斬波電路等)的數(shù)學(xué)模型，可供實(shí)驗(yàn)使用， 同時(shí)也可以自己設(shè)計(jì)模型完成不同功能的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。3.1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)電力電子電路的Simulink仿真流程如下：數(shù)學(xué)建模階段一一模型轉(zhuǎn)換階段一一運(yùn)行仿真階段一一分析仿真結(jié)果數(shù)學(xué)建模階段：將實(shí)際對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性用微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài) 方程或結(jié)構(gòu)圖等方式描述出來(lái)。模型轉(zhuǎn)換階段：在Matlab

13、環(huán)境下選擇仿真算法將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化成能被 計(jì)算機(jī)接受的離散化模型，即仿真模型。建立模型后，設(shè)定每個(gè)模塊參數(shù)。運(yùn)行仿真階段：在Simulink環(huán)境下設(shè)置仿真參數(shù)，包括仿真時(shí)間，仿 真步長(zhǎng)，誤差值等，采取快速仿真算法，既能達(dá)到實(shí)時(shí)仿真的目的，乂能 滿足一定的精度要求。分析仿真結(jié)果：使用Scopes可以觀察仿真結(jié)果。并且能在仿真運(yùn)行過(guò) 程中隨時(shí)改變參數(shù)，觀察變化情況。3.2電力電子電路Simulink仿真，具有以下特點(diǎn)電力電子電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的Simulink仿真，具有以下特點(diǎn)：(1) 仿真研究方法簡(jiǎn)單、靈活、多樣。該仿真實(shí)驗(yàn)在仿真時(shí)還可以任意參數(shù)調(diào)整，體現(xiàn)了仿真研究和數(shù)學(xué)的方便性和靈活性(2) 仿真結(jié)果

14、直觀。通過(guò)仿真研究可以得到有關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大量、充分而 且直觀的曲線與數(shù)據(jù)，方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、改進(jìn)。4. 單相逆變器SPWM調(diào)制技術(shù)的仿真4.1 單相逆變器SPW瀾制電路的基本結(jié)構(gòu)圖單相橋式逆變器有四個(gè)帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的IGBT組成，分別為 VT1VT4直流側(cè)由兩個(gè)串聯(lián)電容，他們共同提供直流電壓Ud,負(fù)載為阻感負(fù)載，調(diào)制電路分別由單相交流正弦調(diào)制波形和三角載波組成，其中三角載波和正弦調(diào)制波的幅值和頻率之比分別被稱為調(diào)制 度和載波頻率，這是 SPW涮制中的兩個(gè)重要參數(shù)。三角載波和正弦調(diào)制波相互調(diào)制產(chǎn)生四 路脈沖信號(hào)分別給六個(gè)IGBT提供觸發(fā)信號(hào)。4.2 單相逆變器SPW瀾制電路的工作原理4.2

15、.1逆變器SPWM調(diào)制原理PWI®制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用十分廣泛，目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了 pw做術(shù)。常用的pw帔術(shù)主要包括：正弦脈寬調(diào)制（SPWM）選擇諧波 調(diào)制（SHEPWM電流滯環(huán)調(diào)制（CHPWI日電壓空間欠量調(diào)制（SVPWMPWMPulse Width Modulation ）控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要的波形。PWMI制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)是面積等效原理， 即：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有 慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。圖1中各個(gè)形狀的窄脈沖在作用到逆變器中 電力電子器件時(shí)，其效果是相同的，正是基

16、丁這個(gè)理論。圖2形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖圖2圖3分析如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)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個(gè)彼此相連的脈沖序列所組成的波 形。如果把這些脈沖序列用相同數(shù)量的等幅不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，就可得到圖2所示的脈沖序列，這就是PWM形。像這種脈沖的 寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PW誡形，也稱為SPW段。SPW涮制技術(shù) 才孕育而生。Ud-Ud圖3單極性SPWItt制方式波形上圖所示的波形稱為單極性 SPW彼形，根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等 效為

17、圖3中所示的PW成，這種波形稱為雙極性 SPW彼形，而且這種方式在實(shí) 際應(yīng)用中更為廣泛。UdV 11O、z號(hào)-Ud圖4雙極性SPW帷制方式波形4.2.2 SPWM控制方式(a) SPWMfe括單極性和雙極性兩種調(diào)制方法,(1) 如果在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范 圍內(nèi)變化，所得到的SPW彼也只處丁一個(gè)極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式(2) 如果在正弦調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化， 則SPW彼也是在正負(fù)之間變化，叫做雙極性控制方式。(b) 單極性SPWM(1) 調(diào)制波和載波：曲線是正弦調(diào)制波，其周期決定丁需要的調(diào)頻比kf ,振幅值決定丁 ku，曲線是

18、米用等腰二角波的載波，其周期決定丁載波頻率，振幅不變，等丁 ku=1時(shí)正弦調(diào)制波的振幅值，每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相 同(即單極性)。調(diào)制波和載波的交點(diǎn)，決定了 SPW雌沖系列的寬度和脈沖音的間隔寬度， 每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。(2) 單極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：每半個(gè)周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個(gè)逆變器件中，只有一個(gè)器件按脈沖系列的規(guī)律時(shí)通時(shí)通時(shí)斷地工作，另一個(gè)完全截止； 而在另半個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)器件的工況正好相反，流經(jīng)負(fù)載ZL的便是正、負(fù)交替的交變電流。(c) 雙極性SPWM(1)調(diào)制波和載波：調(diào)制波仍為正弦波，其周期決定丁 kf,振幅決定丁 ku,中曲線，載波為雙 極性的等腰二角波，

19、其周期決定丁載波頻率，振幅不變，與ku=1時(shí)正弦波的振幅 值相等。調(diào)制波與載波的交點(diǎn)決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列， 此脈沖系列也是 雙極性的，但是，由相電壓合成為線電壓(uab=ua-ub;ubc=ub-uc;uca=uc-ua) 時(shí), 所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。(2)雙極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：逆變橋在工作時(shí)，同一橋臂的兩個(gè)逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，毫不停息，而流過(guò)負(fù)載ZL的是按線電壓規(guī)律變化的交變電流。圖5單極性PWM6制方式圖6雙極性PWH6制方式其中：載波比一一載波頻率fc與調(diào)制信號(hào)頻率fr 之比N,既N = fc / fr調(diào)制度一一調(diào)制波幅值 Ar與

20、載波幅值A(chǔ)c之比，即Mk Ar/Ac同步調(diào)制N等丁常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步。基本同步調(diào)制方式，fr變化時(shí)N不變，信號(hào)波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定；三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取 N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì) 稱；為使一相的PW誡正負(fù)半周鏡對(duì)稱，N應(yīng)取奇數(shù)；fr很低時(shí)，fc也很低，由調(diào)制帶來(lái)的諧波不易濾除；fr很高時(shí)，fc會(huì)過(guò)高，使開關(guān)器件難以承受。異步調(diào)制* 載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式。通常保持fc固定不變，當(dāng)fr變化時(shí)，載波比N是變化的；在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWMS的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱；當(dāng)fr 較低

21、時(shí)，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較?。划?dāng)fr 增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱的 影響就變大。4.3單相逆變器SPWMB制電路的Simulink 模型4.3.1單極性SPWIW真的模型圖Subsystempow ergui圖7單極性SPWM仿真的主電路7雙極隹SPWIW真的模型圖4.3.1+ i -1I11 rDC vsinConstant1圖8單極性SPWM仿真的觸發(fā)脈沖電路口 EJMultimeter0Universal BridgeData Type Conversion1doubleOut1Out1SubsystemRLDiscrete,

22、Ts，= 1e-005 s.powergui圖9雙極性SPWM仿真主電路RepeatingSequence notjLogicalOperator* doubl Out1Data Type Conversion1圖10雙極性SPWM仿真的觸發(fā)脈沖電路4.4模型參數(shù)的設(shè)定模型仿真圖及其分析4.3.1 單極隹SPW飭真(1)頻率為50hz;載波比為15;調(diào)制深度為0.85仿真分析輸出頻率為50hz載波比為15調(diào)制深度為0.85仿真分析負(fù)載電壓負(fù)載電流Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 2 cyclesFFT window負(fù)載電壓傅里葉分析

23、:Signal io analyze Display seiflcted -agnad Display FFT windowFFT anailsis -|FFT meltings-Dts臾y style maanuFTO ¥OXUMNumber of c/utes: 2Fundamental frcxunnGy (Ht：yFrequenc-y ails:IWIzbtax Frequency (Hz):1000_蟲pay負(fù)載電流傅里葉分析:Signal to analyzea Drepleiy signal Dreplay FFT wridow-Available signals500

24、-5000.010.020.030.040.050.06Time (s)Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 2 cyclesStructure:Input:I input 2Signal number.fl-FFT analysisFFT windowW 0Number of cycles:bFundamental frequency (Hz):50廠 FFT sellingsDisplay style:Bar (relative Iq fundamentai) 干1.0FrequencyHertzMax Frequency (HzJ

25、2000Display2001000-100-2000.010.020.030.04t/s0.050.06-100 0100500-500.010.020.03 t/s0.040.050.06(2)頻率為50hz;載波比為15;調(diào)制深度為0.95仿真分析輸入頻率為50hz載波比為15調(diào)制深度為0.95彳萬(wàn)真分析負(fù)載電壓0負(fù)載電流負(fù)載電壓傅里葉分析:100-100 0Signal Io9 Dr&plBiy salactad signal Dreplay FFT windowSelected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 2 cycles00

26、.010.020.030.040.050.06Time (s)Structuie.aInpuLirvut 1Signal numberIr-Available signalsi FFT windowStart lime 廠 uFFT "日l(shuí)ysisNumbef or cycles:0 05001000Frequency (Hz)Fundamental (50Hz) = 94.85 , THD= 57.97% 2520005 0 5 larne maanuFfb 檢 OWMFundainerrtfll frcwcncy (Hzj:FFT seltimgs Display style :

27、Bar (relative Ip fundsnHfitai) volue： oFiequenty 密&匿Hertz機(jī) Frequerey (HzJ2000華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)負(fù)載電流傅里葉分析:00.010.020.030.040.050.06Time (s)Signal to analyze。Display selected signal Display FFT windowSelected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 2 cyclescoxze maanurfoAvailable signalsStruct iea圳InpU :1I

28、 input 2tSignal number;FFT windowSlarl time (s); 0Nurriber cf cycMK- 2Fundamental frM|uency (Hz):|so一 FFT satlirigsDisplay stjrle:(3)頻率為50hz;載波比為20;調(diào)制深度為0.95仿真分析輸入頻率為50hz載波比為20調(diào)制深度為0.95仿真分析負(fù)載電壓-21 -負(fù)載電流1000-1000.010.020.030.040.050.06t/s華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)負(fù)載電壓傅里葉分析:-iSignal to analyze-a Display selected sign

29、al Display FFT windowAvailable signalsSelected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 2 cycles-FFT mnaly占德Fundameintgl frequency (Hz);05001000Frequency (Hz)1500Fundamental (50Hz) = 94.83 , THD= 57.48%251cl0 5 0 52 11-arne maanuFfo aaMFFT settingsvspiay styl&.Elsr (relative tQ fyrKlanentai)印沖頓口/

30、axis：fbtertal也 e Frequesixiy (Hz);2000負(fù)載電流傅里葉分析:Signal to analy踏。Display sfllectBd signal Display FFT windowSelected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 2 cycles00.010.020.030.040.050.06Time (s) FFT analysis-Fundamental (50Hz) = 80.37 , THD= 7.30%o- K 4 3 2 1 0larne maanurfo %vaaMFrequency (Hz) 1

31、8 - Available signals-Strudire -9InpiJ;input 29gl number:-"FFT windowSiaittlmefs). 0Nuirei of cycles.Fundamertal Fi &qLrency (Hz):FFT satlingsDisplay stifle:Bar (i 召atiu芯 to rurbdamerftfii)Frequency axis.Hertzhta 置 Fiequency (Hz):20D0rois0tayj Close華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)由上面變載波比，變調(diào)制深度可以有下述結(jié)論，輸出電壓基波幅值與調(diào)制

32、深度成正比。 當(dāng)載波比一定，變化調(diào)制深度時(shí)，當(dāng) 載波頻率遠(yuǎn)大丁輸出電壓基波頻率即 fc>>fs，且調(diào)制深度0<m< 1時(shí)，基波電 壓幅值與直流側(cè)電壓滿足一下關(guān)系：u1m Ud。仞真電路中，m=0.85時(shí)，輸出 電壓基波約為85v, m=0.95時(shí)，輸出電壓基波約為95v，它表明，spwm逆變輸 出電壓的基波幅值與調(diào)制深度成線性變化。因此通過(guò)調(diào)節(jié)控制信號(hào)，可以方便的 調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓的頻率和幅值。載波比越高，最低次諧波離基波越遠(yuǎn)，也就越容易濾波。例如：調(diào)制深度都 為0.95,載波比為15時(shí)，負(fù)載電流諧波失真THD=8.22% ;載波比為20時(shí)，負(fù) 載電流諧波失真THD

33、=7.30%,即載波比越高，負(fù)載電流中的諧波越少。故提高 載波比將有效改善輸出電壓的質(zhì)量。4.3.2雙極隹SPW飭真(1)頻率為50hz;載波比為15;調(diào)制深度為0.85仿真分析頻率為50hz ;載波比為15;調(diào)制深度為0.85仿真分析-29 -Avaiilable signals-Signal Lo analyzehput：,1input 1官Sqnal numberFFT Hnmlysisi_u %QaMFundamental (50Hz) = 85.29 , THD= 132.26%a80e60402000500100015002000Frequency (Hz)FFT window-F

34、FT suiting。Dtspl&y :&3T (relatrve to iundarrHEflal) Bns« valuer |l.OFrequency axis:lylarw Frequency jjjjDiE0ByCIdm負(fù)載電流傅里葉分析:!-Signal to anallyza-i_ _ ,a Display seiacted -Bignat Display FFT window0.150.10.050-0.05Available signals-Selected signal: 2 cycles. FFT window (in red): 1 cycles

35、00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04Time (s)FFT anal fsisFrequency (Hz)FFT windexwSiam lime (?):Number of cycles:LOOSFundsmenlai frequency (Htzy5D-FFT settingsDrsfilav style Bar (relatirYe to fundarnentai)Bns% veil.0Frequeney axis:HeiizMas: Frequency (Hz):L2DDDDisplayCIdsb(2)頻率為50hz;載波比為15;調(diào)制深度為0.9

36、5仿真分析頻率為50hz ;載波比為15;調(diào)制深度為0.95仿真分析負(fù)載電壓200100V 0-100-20000.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04t/s負(fù)載電流0.30.2A 0.10-0.1 00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04t/s負(fù)載電壓傅里葉分析:-Available signals100-Signal to analyzeo Dreplsiy seiliSGtisd signai Dreplay FFT wridDWSelected signal: 2 cycles. FFT window (in red):

37、 1 cycles0-100 00.0050.010.0150.020.0250.030.035Time (s)0.04r FFT Window-Start tune fs):D.005FFT analysisne maanuFf oNumber of1.0Fundamental fiequency (Hz):FFT settingsDisplay style:Snr (relErtrve fundamefitai) ，F(xiàn)requency axis:HertzMm Fieciuenej (Hz2000華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)負(fù)載電流傅里葉分析:-31 -Signal to Display sele

38、cted signal Display FFT wndowSelected signal: 2 cycles. FFT window (in red): 1 cycles0.150.10.050-0.0500.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04Time (s)FFT analysis-Available 尊ignmlzSl/uctuie: 日Input:Eirt 2字Signal numberh 二 |-FFT window-)Start Unie W 0.005Number of cycles: 1 1Fundainerrtal frequency (Hz)

39、-:網(wǎng)FFT s&tlirisDisplay style:Bar (relatrvB Iq fundamefitai) vBase-Fiequene als.HertztMax Fiequene/ (HzX2000(3)頻率為50hz;載波比為20;調(diào)制深度為0.95仿真分析頻率為50hz ;載波比為20;調(diào)制深度為0.95仿真分析負(fù)載電壓負(fù)載電流華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)負(fù)載電壓傅里葉分析:-33 -Signal to* analyzs-p Dispy sfllECtsd siial Display FFT window100Selected signal: 2 cycles. FFT w

40、indow (in red): 1 cycles0-100 00.0050.010.0150.020.0250.030.035Time (s)0.04ne maanuFf oFundamental (50Hz) = 95.25 , THD= 109.74%70) a 60504030g 20M100050010001500Frequency (Hz)2000Available signalsSbrudurA:hpul input 1 翎 nai number:Start this (s): o.DCfi 1 iNunnfccr of ces iJFindsmenlal IrequErcy (H

41、z):FFT s«tting&Diip*ar style:Bar (TBlatTMe to fundanicnioljiFrwuency BMis:HertzFrequency (HzJ:DisplayClou負(fù)載電流傅里葉分析:Signa) to analyze 4 Display salectedDisplay FFT windowSelected signal: 2 cycles. FFT window (in red): 1 cycles0.150.10.050-0.05Available signalsStiudLiia:00.0050.010.0150.020.0

42、250.030.0350.04Time (s)hpulinput 2翎 nai number:l FFT windowFFT anallj($：itRne aanHFf oStart thiB (sj: D.DG5 i iNumber of g用JFmdsmenlal Irequency (Hz):FFT sethng&Dispiar style:Bar (FBlatTMe to fundanicniolj Frequenw 麗事Hertzl*>aK Frequency (Hz):2CC0OsplavClou由上面變載波比，變調(diào)制深度可以有下述結(jié)論,華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)1）輸出電

43、壓基波幅值與調(diào)制深度成正比。 當(dāng)載波比一定，變化調(diào)制深度時(shí)， 當(dāng)載波頻率遠(yuǎn)大丁輸出電壓基波頻率即 fc>>fs,且調(diào)制深度0<m<=1時(shí)，基波電 壓幅值與直流側(cè)電壓滿足一下關(guān)系：Ui =m*w。仿真電路中，m=0.85時(shí)，輸出 電壓基波約為85v, m=0.95時(shí)，輸出電壓基波約為95v，它表明，spwm逆變輸 出電壓的基波幅值與調(diào)制深度成線性變化。因此通過(guò)調(diào)節(jié)控制信號(hào)，可以方便的 調(diào)節(jié)逆變器的輸出電壓的頻率和幅值。2）pwm電壓波形中含有載波頻率的整數(shù)倍及其附近的諧波。幅值最高影響最大的是k次諧波分量，隨調(diào)制深度的增加，其幅值的相對(duì)值逐漸減小。由丁 pwm電壓波形中含有載波頻率的整數(shù)倍及其附近的諧波，可見(jiàn)載波比越高，最 低次諧波離基波越遠(yuǎn)，也就越容易濾波。例如：調(diào)制深度都為0.95時(shí)，載波比為15時(shí)，負(fù)載電流諧波失真THD=9.68% ;載波比為20時(shí)，負(fù)載電流諧波失 真THD=9.23%,即載波比越高，負(fù)載電流中的諧波越少。故提高載波比將有效改善輸出電壓的質(zhì)量。但是另外，由丁開關(guān)損耗等原因，開關(guān)頻率在逆變器的設(shè) 計(jì)和運(yùn)行中還會(huì)受到多種因素的影響，相應(yīng)的對(duì)載波比大小也有一定的限制。3）輸出頻率：50hz;載波比：20;調(diào)制深度：0.95時(shí)，單極