基于PWM-逆變器的設計與仿真

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 電力電子仿真 設計題目：基于PWM逆變器的設計與仿真 摘要 隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，電力電子技術的各種裝置在國民經(jīng)濟各行各業(yè)中得到了廣泛應用。從電能轉換的觀點，電力電子的裝置涵蓋交流直流變換、直流交流變換、直流直流變換、交流交流變換。比如在可控電路直流電動機控制，可變直流電源等方面都得到了廣泛的應用,而這些都是以逆變電路為核心。由于電力電子技術中有關電能的變換與控制過程，內容大多涉及電力電子各種裝置的分析與大量的計算、電能變幻的波形分析、測量與繪制等，這些工作特別適合Matlab的使用。本次設計的題目是基于PWM逆變器的設計與仿真，所以在此次仿真就用的是Matl

2、ab軟件，建立了基于Matlab的單相橋式SPWM逆變電路,采用IGBT作為開關器件，并對單相橋式電壓型逆變電路和PWM控制電路的工作原理進行了分析，運用MATLAB中的simulink/simupowersystems對電路進行了仿真，給出了仿真波形，并運用MATLAB提供的powergui模塊,分別用單極性SPWM和雙極性SPWM的動態(tài)模型給出了仿真的實例與仿真結果，驗證了模型的正確性，并展現(xiàn)了Matlab仿真具有的快捷，靈活，方便，直觀的以及Matlab繪制的圖形準確、清晰、優(yōu)美的優(yōu)點,從而進一步展示了Matlab的優(yōu)越性。關鍵字：PWM逆變器 單極性SPWM 雙極性SPWM MATLA

3、B仿真 目錄摘要緒論1第1章 MATLAB軟件3 1.1軟件的介紹3 1.2 電力電子電路的Matlab仿真4 1.2.1實驗系統(tǒng)總體設計5 1.2.2電力電子電路Simulink仿真d特點5第2章 逆變主電路的方案論證與選擇6第3章 PWM逆變器的工作原理9 3.1 PWM控制理論基礎9 3.1.1面積等效原理9 3.2 PWM逆變電路及其控制方法11 3.2.1計算法11 3.2.2調制法11 3.2.3 SPWM控制方式15第4章 單相橋式PWM逆變器的仿真18 4.1單相橋式PWM逆變器調制電路的Simulink模型18 4.1.1單極性SPWM仿真模型圖18 4.1.2 雙極性SPW

4、M仿真模型圖19 4.2 仿真參數(shù)的設定及仿真圖的分析19 4.2.1 單極性SPWM的仿真及分析194.2.2 雙極性SPWM仿真及分析26總結32參考文獻33專心-專注-專業(yè) 緒論 20世紀60年代發(fā)展起來的電力電子技術，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速裝置，為工業(yè)生產(chǎn)，交通運輸?shù)忍峁┝爽F(xiàn)代化的高新技術，提高了生產(chǎn)效率和人們的生活質量，使人類社會生活發(fā)生了巨大的變化。但是在電力電子技術中有關電能的變換與控制過程，內容大多涉及電力電子技術各種裝置的分析與大量計算，電能變換的波形分析，測量與繪圖等，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)的計算

5、機語言編程仿真程序冗長，可讀性差，調試費時，大量的時間花在矩陣處理和圖形的生成分析等繁瑣易錯的細節(jié)上，而這些工作特別適合MATLAB的使用。MATLAB運算功能強大，計算準確又快捷；同時MATLAB提供的動態(tài)仿真工具SIMULINK可直接建立電路仿真參數(shù)，并且可以立即得到參數(shù)修改后的仿真結果，直觀性強，省去了編程步驟，實體圖形化模型的仿真簡單，方便，能節(jié)省設計時間與降低成本。MATLAB繪制的圖形尤其準確，清晰，精美。電力電子技術領域通常利用MATLAB中的SIMULINK其中的電氣系統(tǒng)模塊庫（Power System Blockser）建立電力電子裝置的簡化模型并進行控制器的設計和仿真?，F(xiàn)如

6、今，逆變器的應用非常廣泛，在已有的各種電源中，蓄電池，、干電池、天陽能電池都是直流電源，當需要這些電源向交流負載供電時，就需要逆變。另外，交流電機調速變頻，感應加熱電源等使用廣泛的電力電子設備，都是以逆變電路為核心。本次設計利用MATLAB仿真軟件對單相橋式逆變雙極性SPWM和單極性SPWM電路進行仿真分析，并得出正確的仿真結果，而且改變了參數(shù)從而進行比較，更能清晰的了解PWM逆變器的工作原理及影響其工作特性的因素，從而達到學習的目的。 第1章 MATLAB軟件1.1 軟件的介紹MATLAB環(huán)境（又稱MATLAB語言）是由美國New Mexico 大學的Cleve Moler 于1980年開始

7、研究開發(fā)的，1984年由Cleve Moler 等人創(chuàng)立的Math Works 公司推出的第一個商業(yè)版本。經(jīng)過幾十年ATLAB的發(fā)展，競爭和完善，現(xiàn)已成為國際公認最優(yōu)秀的科技應用軟件。ATLAB語言的兩個最著名特點，即其強大的矩陣運算能力和完善的圖形可視化功能，使得它成為國際控制界應用最廣的首選計算機工具。在控制界，很多知名學者都能為其擅長的領域寫出了工具箱，而其中很多工具箱已成為該領域的標準。MATLAB具有對應學科極強的適應能力，很快成為應用學科計算機輔助分析，設計，仿真，教學甚至科技文字處理不可缺少的基礎軟件。MATLAB命令和矩陣函數(shù)是分析和設計控制系統(tǒng)時經(jīng)常采用的。MATLAB具有很

8、多預定含義的函數(shù)，供用戶在求解許多不同類型的控制問題時調用。SIMULINK是MATLAB提供的一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模，仿真和分析的軟件包。Simulink界面友好，他為用戶提供了用方框圖進行建模的圖形接口，用戶建模通過簡單的單擊和拖運就能實現(xiàn)，使得建模就像用紙和筆來畫面一樣容易。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。SIMULINK允許用戶定制和創(chuàng)建自己的模塊。Matlab命令和矩陣函數(shù)是分析和設計控制系統(tǒng)時經(jīng)常采用的。Simulink是Matlab提供的一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模，仿真和分析的軟件包。Simulink模塊庫內資源相當豐富，基本模塊庫包括連續(xù)系統(tǒng)，離散系

9、統(tǒng)非線性系統(tǒng)，信號與函數(shù)，輸入模塊，接收模塊等等，使用方便。由基本模塊又形成了其他的一些專業(yè)庫，使仿真起來簡單快捷，尤其是其中的電氣系統(tǒng)模塊庫（Power System Blockser）和SimPowerSystems模塊，可以使電力電子技術的仿真變得更加容易。在建成模型結構后，就可以啟動系統(tǒng)仿真功能來分析系統(tǒng)的動態(tài)特性。啟動仿真后，SIMULINK通過鼠標操作就可以實現(xiàn)在線修改參數(shù)，改變仿真算法，暫停/繼續(xù)或停止仿真，不需要其他的復雜操作。Matlab的SimPowerSystems模塊實體圖形化模型系統(tǒng)，把代表晶閘管，觸發(fā)器，電阻，電容，電源，電壓表，電流表等實物的特有圖形符號，連成一個

10、蒸餾裝置電路，一個逆變裝置或者是一個系統(tǒng)，它不是一個真實的物體，而是世紀物體的圖形化模型。這種實體模型的仿真具有簡單方便節(jié)省設計制作時間和低成本等特點。再者，Matlab界面友好，是的從事自動控制的科技工作者樂于接觸它，愿意使用它。最后，逆變技術討論的電能轉換與控制，需要對各種電壓與電流波形進行測量，繪制與分析，Matlab提供的功能強大且使用方便的圖形函數(shù)，特別適合完成此項任務。坐標體系完整，線形類型豐富，色彩絢麗多彩，Matlab繪制的圖形尤其準確，清晰，精美，可以用來對電路的工作原理進行討論和分析。1.2 電力電子電路的Matlab仿真實驗軟件中提供了典型電力電子電路（如整流電路、觸發(fā)電

11、路、有源逆變電路、交流變換電路、直流斬波電路等）的數(shù)學模型，可供實驗使用，同時也可以自己設計模型完成不同功能的實驗任務。1.2.1實驗系統(tǒng)總體設計電力電子電路的Simulink仿真流程如下： 數(shù)學建模階段模型轉換階段運行仿真階段分析仿真結果 數(shù)學建模階段：將實際對象的動態(tài)特性用微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程或結構圖等方式描述出來。 模型轉換階段：在Matlab環(huán)境下選擇仿真算法將數(shù)學模型轉化成能被計算機接受的離散化模型，即仿真模型。建立模型后，設定每個模塊參數(shù)。 運行仿真階段：在Simulink環(huán)境下設置仿真參數(shù)，包括仿真時間，仿真步長，誤差值等，采取快速仿真算法，既能達到實時仿真的目的，又能滿

12、足一定的精度要求。分析仿真結果：使用Scopes可以觀察仿真結果。并且能在仿真運行過程中隨時改變參數(shù)，觀察變化情況。1.2.2電力電子電路Simulink仿真的特點電力電子電路實驗系統(tǒng)的Simulink仿真，具有以下特點： （1）仿真研究方法簡單、靈活、多樣。該仿真實驗在仿真時還可以任意參數(shù)調整，體現(xiàn)了仿真研究和數(shù)學的方便性和靈活性 （2）仿真結果直觀。通過仿真研究可以得到有關系統(tǒng)設計的大量、充分而且直觀的曲線與數(shù)據(jù)，方便對系統(tǒng)進行分析、改進。 第2章 逆變主電路的方案論證與選擇方案一：半橋式逆變電路。在驅動電壓的輪流開關作用下,半橋電路兩只晶體管交替導通和截止。半橋電路輸入電壓只有一半加在變

13、壓器一次側，這導致電流峰值增加，因此半橋電路只在較低輸出功率場合下使用，同時它具有抗不平衡能力，從而得到廣泛應用。半橋式拓撲結構原理圖如圖所示。半橋式逆變電路方案二：單相橋式逆變電路。單相橋式逆變器有四個帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的IGBT組成，分別為VT1VT4，直流側由兩個串聯(lián)電容，他們共同提供直流電壓Ud，負載為阻感負載，調制電路分別由單相交流正弦調制波形和三角載波組成，其中三角載波和正弦調制波的幅值和頻率之比分別被稱為調制度和載波頻率，這是SPWM調制中的兩個重要參數(shù)。三角載波和正弦調制波相互調制產(chǎn)生四路脈沖信號分別給六個IGBT提供觸發(fā)信號。單相橋式逆變電路 方案三：三相橋式PWM逆變電路。

14、當時，給V1導通信號，給V4關斷信號，；當時，給V4導通信號，給V1關斷信號，。 當給V1(V4)加導通信號時，可能是V1(V4)導通，也可能是VD1 ( VD4 )導通。、和的PWM波形只有兩種電平。波形可由、得出，當1和6通時，=，當3和4通時，=，當1和3或4和6通時，=0。、的波形可同理得出。 三相橋式逆變電路 方案四：推挽式逆變電路。推挽電路的工作是由兩路相位相反的驅動脈沖分別加到逆變開關管Q1、Q2的基極，控制它們交替斷通，使輸入直流電壓變換成高頻的方波交流電壓從變壓器輸出。 推挽式逆變電路 方案選擇：橋式電路和推挽電路的電壓利用率是一樣的，均比半橋電路大一倍。再基于橋式結構的控制

15、方式比較靈活，我選用橋式電路，對于單相橋式電路和三相橋式電路，我選擇單相橋式電路來實現(xiàn)PWM逆變器的實現(xiàn)，所以選用方案二。 第3章 PWM逆變器的工作原理3.1理論基礎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，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。 3-1-1 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖3.1.1面積等效原理分別將如圖3-1-1所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（R-L電路）上，如圖3-1-2a所示。其輸出電流i(t)對不同窄脈沖時的響應波形如圖3-1-2b所示。從波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t

16、)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。脈沖越窄，各i(t)響應波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈沖，則響應i(t)也是周期性的。用傅里葉級數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波N等分，看成N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。上述原理可以稱為面積等效原理，它是PWM控制技術的重要理論基礎。下面分析用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波。圖3-1-3可以看到把半波分成N等份，就可以把正弦半波看成N個彼此相連的脈

17、沖序列組成的波形，然后把脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使它們面積相等，就可以得到脈沖序列。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。 3-1-2沖量相同的各種窄脈沖的響應波形3-1-3 用PWM波代替正弦半波要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。3.2 PWM逆變電路及其控制方法目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術。逆變電路是PWM控制技術最為重要的應用場合。PWM逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實用的幾乎都是電壓型。3.2.1計算法根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通斷，就

18、可得到所需PWM波形。缺點：繁瑣，當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化3.2.2調制法輸出波形作調制信號，進行調制得到期望的PWM波；通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；等腰三角波應用最多，其任一點水平寬度和高度成線性關系且左右對稱；與任一平緩變化的調制信號波相交，在交點控制器件通斷，就得寬度正比于信號波幅值的脈沖，符合PWM的要求。調制信號波為正弦波時，得到的就是SPWM波；調制信號不是正弦波，而是其他所需波形時，也能得到等效的PWM波。結合IGBT單相橋式電壓型逆變電路對調制法進行說明：設負載為阻感負載，工作時V1和V2通斷互補，V3和V4通斷也互補。控制規(guī)律：正半周，通，斷

19、，和交替通斷，負載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段為正，一段為負，負載電流為正區(qū)間，和導通時，等于，關斷時，負載電流通過和續(xù)流，=0，負載電流為負區(qū)間，為負，實際上從和流過，仍有=，斷，通后，從和續(xù)流，=0，總可得到和零兩種電平。負半周，讓保持通，保持斷，和交替通斷，可得-和零兩種電平。 3-2-1 單相橋式逆變電路單極性PWM控制方式（單相橋逆變）：在和的交點時刻控制IGBT的通斷，正半周，保持通，保持斷，當>時使通，斷，=，當<時使斷，通，=0。負半周，保持斷，保持通，當<時使通，斷，=-，當>時使斷，通，=0，虛線表示的基波分量。波形見圖3-2-2。圖3-

20、2-2 單極性PWM控制方式波形同一相上下兩臂的驅動信號互補，為防止上下臂直通造成短路，留一小段上下臂都施加關斷信號的死區(qū)時間。死區(qū)時間的長短主要由器件關斷時間決定。死區(qū)時間會給輸出PWM波帶來影響，使其稍稍偏離正弦波。計算法中一種較有代表性的方法，圖3-2-3。輸出電壓半周期內，器件通、斷各3次（不包括0和），共6個開關時刻可控。為減少諧波并簡化控制，要盡量使波形對稱。首先，為消除偶次諧波，使波形正負兩半周期鏡對稱，即： (3.2.1) 其次，為消除諧波中余弦項，使波形在半周期內前后1/4周期以/2為軸線對稱。 (3.2.2)四分之一周期對稱波形，用傅里葉級數(shù)表示為： (3.2.3)圖3-2

21、-3 特定諧波消去法的輸出PWM波形 式中，an為 圖3-2-3，能獨立控制、和共3個時刻。該波形的為 式中n=1,3,5, (3.2.4) 確定的值，再令兩個不同的=0就可建三個方程，求得、和消去兩種特定頻率的諧波：在三相對稱電路的線電壓中，相電壓所含的3次諧波相互抵消，可考慮消去5次和7次諧波，得如下聯(lián)立方程： （2-5） （2-6） （2-7）給定，解方程可得、和。變，、和也相應改變。一般，在輸出電壓半周期內器件通、斷各k次，考慮PWM波四分之一周期對稱，k個開關時刻可控，除用一個控制基波幅值，可消去k1個頻率的特定諧波，k越大，開關時刻的計算越復雜。3.2.3 SPWM控制方式一SPW

22、M包括單極性和雙極性兩種調制方法，（1）如果在正弦調制波的半個周期內，三角載波只在正或負的一種極性范圍內變化，所得到的SPWM波也只處于一個極性的范圍內，叫做單極性控制方式。（2）如果在正弦調制波半個周期內，三角載波在正負極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負之間變化，叫做雙極性控制方式。(a)單極性SPWM法 (1)調制波和載波：曲線是正弦調制波，其周期決定于需要的調頻比kf，振幅值決定于ku,曲線是采用等腰三角波的載波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于ku=1時正弦調制波的振幅值，每半周期內所有三角波的極性均相同(即單極性)。 調制波和載波的交點，決定了SPWM脈沖系列的寬度和脈沖音

23、的間隔寬度，每半周期內的脈沖系列也是單極性的。 (2) 單極性調制的工作特點：每半個周期內，逆變橋同一橋臂的兩個逆變器件中，只有一個器件按脈沖系列的規(guī)律時通時通時斷地工作，另一個完全截止；而在另半個周期內，兩個器件的工況正好相反，流經(jīng)負載ZL的便是正、負交替的交變電流。 單極性PWM控制方式(b)雙極性SPWM法 (1)調制波和載波： 調制波仍為正弦波，其周期決定于kf，振幅決定于ku,中曲線，載波為雙極性的等腰三角波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，與ku=1時正弦波的振幅值相等。 調制波與載波的交點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

24、=ua-ub;ubc=ub-uc;uca=uc-ua)時，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。 (2)雙極性調制的工作特點：逆變橋在工作時，同一橋臂的兩個逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導通和關斷，毫不停息，而流過負載ZL的是按線電壓規(guī)律變化的交變電流。 雙極性PWM控制方式 第四章 單相橋式PWM逆變器的仿真4.1單相橋式PWM逆變器調制電路的Simulink模型4.1.1單極性SPWM仿真模型圖設計中不采用IGBT元件模型，而是采用“Universal Bridge”模塊，在對話框中選擇橋臂數(shù)為2，即可構成單相全橋電路，開關器件選反并聯(lián)二極管的IGBT；阻感負載.直流電壓模塊設置為

25、E=220其模塊設置如下圖所示 4-1-1 單極性SPWM仿真主電路通用橋為Simulink中的Universal bridge模塊。參數(shù)設置：其中Number of bridge arms（橋臂個數(shù)）為2，Power Electronic device（電力電子器件）選用IGBT/Diodes（晶閘管），從而構成了逆變器。產(chǎn)生SPWM的脈沖信號發(fā)生器，使用的是Matlab中的Discrete PWM Generator模塊。該模塊的作用即為為產(chǎn)生PWM而用以控制IGBTs等電橋的脈沖信號。在Generator mode選項中選擇2-arms bridge(4 pulse),即兩橋臂共需要4個

26、脈沖信號用以控制開關管。Carrier frequency為載波頻率，該頻率的大小決定了一個周期內SPWM脈沖的密度。Frequency of output voltage是輸出電壓的頻率，此處設置為國內標準的50Hz。另外用到powergui模塊，其設置為離散仿真模式，采樣時間為2e-005.4.1.2 雙極性SPWM仿真模型圖 4-1-2 雙極性SPWM仿真主電路 對于雙極性的電路來說設置基本與單極性的相同，只是雙極性的產(chǎn)生SPWM的脈沖信號發(fā)生器，使用的是Matlab中的Discrete PWM Generator模塊，此時在Generator mode選項中選擇1-arms bridg

27、e(2pulse),即兩橋臂共需要2個脈沖信號用以控制開關管.4.2 仿真參數(shù)的設定及仿真圖的分析4.2.1 單極性SPWM的仿真及分析一. 負載的變化設定輸出電壓頻率50HZ，載波頻率1080HZ，調制深度m=0.41. 當電阻R=3，L=2e-2時的直流側電流、交流側電壓、交流側電流的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-1 R=3，L=2e-2的波形2. 當電阻R=5，L=2e-2時的直流側電流、交流側電壓、交流側電流的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-2 R=5，L=2e-2時的波形 分析：從圖4-2-1和圖4-2-2可以看出,當系統(tǒng)剛啟動時電流波形不穩(wěn)定，會發(fā)生震蕩，當電感相

28、同的情況下，電阻較小時（R=3），電流波形震蕩的更厲害，震蕩完以后才趨于穩(wěn)定。3. 當電阻R=10，L=2e-1時的直流側電流、交流側電壓、交流側電流的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-3 R=10，L=2e-1時的波形4. 當電阻R=10，L=2e-3時的直流側電流、交流側電壓、交流側電流的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-4 R=10，L=2e-3時的波形 分析：從圖4-2-3和圖4-2-4可以看出,當電阻一定時，減小電感，會發(fā)現(xiàn)電流波形在正弦波的基礎上發(fā)生大幅度的震蕩，波形的峰值電壓增大，影響系統(tǒng)的特性，所以對于阻感性負載不能使電感過小。通過仿真，比較分析，得出改變負載對輸出

29、的影響的結論：（1）負載有功功率越大，系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)的時間越快，較小的負載有 功率會在暫態(tài)時產(chǎn)生很大的波動。（2）負載的感性功率會影響峰值電壓。二.輸出電壓頻率和載波頻率的變化 設定R=10,L=2e-2，調制深度m=0.41. 當輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率1080HZ時的直流側電流、交流 側電壓、交流側電流波形 仿真時間 T=0.02s 圖4-2-5 輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率1080HZ 時的波形 仿真時間 T=0.05s 圖4-2-6 輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率1080HZ 時的波形 2. 當輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率3240HZ時的直流側電流、交流側電壓、交流側電

30、流的波形 仿真時間T=0.02 圖4-2-7 輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率3240HZ 時的波形 仿真時間T=0.05 圖4-2-8 輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率3240HZ 時的波形 分析：從圖4-2-5和圖4-2-7可以看出，載波頻率直接影響了波形的光滑度，載波頻率越大波紋越小仿正弦效果越好。但也應注意到頻率過高有可能對整流橋器件產(chǎn)生影響，所以也不能過于高。另外載波頻率越高，在一個周期內PWM脈沖越密。3. 當輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率1080HZ時的直流側電流、交流側電壓、交流側電流的波形 仿真時間T=0.05 圖4-2-9 輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率1080HZ

31、 時的波形4. 當輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率3240HZ時的直流側電流、交流側電壓、交流側電流的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-10 輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率3240HZ 時的波形分析a：從圖4-2-9和圖4-2-5以及圖4-2-8和4-2-10可以看出，當載波頻率不變時，輸出電壓頻率改變后可以注意到，波紋相對于輸出電壓頻率為50Hz時比較小，但是輸出電壓頻率為50HZ時每個周期內的脈沖個數(shù)比100HZ時的減小了一半，所以仿正弦的效果大大下降了，可見如若提高輸出電壓的頻率后，不改變載波頻率，逆變效果會打折扣。 分析b：從圖4-2-6和4-2-10可以看出，即輸出電壓頻

32、率為50HZ，載波頻率1080HZ時的波形和輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率3240HZ 時的波形進行比較，可以看出：在提高了輸出電壓頻率的同時，成比例的提高載波頻率，既可以使波紋更小，而且可以增加每個周期內的脈沖個數(shù)，使得仿正弦的效果更好。通過仿真，比較分析，得出載波頻率與輸出電壓頻率改變對輸出的影響的結論：在電壓輸出頻率一定的情況下，載波頻率的大小影響了仿正弦波的光滑度，即決定了正弦波形的仿制質量。當載波頻率一定時，電壓輸出頻率的大小決定每個周期內的仿正弦的個數(shù)。4.2.2 雙極性SPWM仿真及分析1 負載的變化 設定輸出電壓頻率50HZ，載波頻率1080HZ1. 當電阻R=1，L=0.

33、5時的直流側電流、交流側電流、交流側電壓的波形 仿真時間T=0.05 圖4-2-11 R=1，L=0.5的波形2. 當電阻R=10，L=1時的直流側電流、交流側電流、交流側電壓的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-12 R=10，L=1的波形3. 當電阻R=10，L=0.5時的直流側電流、交流側電流、交流側電壓的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-13 R=10，L=0.5的波形 分析a：從圖4-2-11和圖4-2-13可以看出,當電感相同的情況下，電阻較大時（R=10），電流波形發(fā)生震蕩，震蕩完以后才趨于穩(wěn)定。 分析b：從圖4-2-11和圖4-2-13可以看出,當電阻不變時，電感越大

34、波形的峰值電壓越小。 通過仿真，比較分析，得出改變負載對輸出的影響的結論：（1） 負載有功功率越小系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)的時間越快，較大的有功 功率會在暫態(tài)時產(chǎn)生很大的波動。（2）載的感性功率會影響峰值電壓，電感越大波形的峰值電壓越小。二電壓頻率和載波頻率的變化 設定R=10,L=0.5H1. 當輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率1080HZ時的直流側電流、交流側電流、交流側電壓的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-14 輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率1080HZ的波形2. 當輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率4320HZ時的直流側電流、交流側電流、交流側電壓的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-

35、15 輸出電壓頻率為50HZ，載波頻率4320HZ的波形3. 當輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率1080HZ時的直流側電流、交流側電流、交流側電壓的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-16 輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率1080HZ的波形4. 當輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率4320HZ時的直流側電流、交流側電流、交流側電壓的波形（仿真時間T=0.05） 圖4-2-17 輸出電壓頻率為100HZ，載波頻率4320HZ的波形 分析a：從圖4-2-14和圖4-2-15可以看出，載波頻率直接影響了波形的光滑度，載波頻率越大波紋越小仿正弦效果越好。但也應注意到頻率過高有可能對整流橋器件產(chǎn)生影響，所以也不能過于高。另外載波頻率越高，在一個周期內PWM脈沖越密。分析b：從圖4-2-14和圖4-2-16以及圖4-2-15和4-2-17可