SPWM于單相全橋及其三相電壓型橋式逆變電路的simulink仿真應(yīng)用

1、 3/3SPWM于單相全橋及其三相電壓型橋式逆變電路的simulink仿真應(yīng)用 SPWM于單相全橋及其三相電壓型橋式逆變電路的應(yīng)用 11級電牽3班xx 關(guān)鍵字：單相橋三相橋全控逆變SPWM simulink 本次實(shí)驗(yàn)主要為利用simulink中的塊原件來構(gòu)建電力電子中的一種基本整流電路單相全橋逆變電路和三相電壓型橋式逆變電路，單相電路的功能是將直流電逆變?yōu)榻涣麟姡嗄孀冸娐穭t是在單相的基礎(chǔ)上變?yōu)槿?，功能更加完善。在逆變電路的設(shè)計過程中，需要對設(shè)計電路及有關(guān)參數(shù)選擇是否合理、效果好壞進(jìn)行驗(yàn)證。如果通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，需要經(jīng)過反復(fù)多次的元件安裝、調(diào)試、重新設(shè)計等步驟，這樣使得設(shè)計耗資大，效率低，

2、周期長?，F(xiàn)代計算機(jī)仿真技術(shù)為電力電子電路的設(shè)計和分析提供了嶄新的方法，可以使復(fù)雜的電力電子電路、系統(tǒng)的分析和設(shè)計變得更加容易和有效。 Matlab 是一種計算機(jī)仿真軟件，它是以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計算語言。Simulink 是基于框圖的仿真平臺，它掛接在Matlab 環(huán)境上，以Matlab 的強(qiáng)大計算功能為基礎(chǔ)，用直觀的模塊框圖進(jìn)行仿真和計算。其中的電力系統(tǒng)（Power System）工具箱是專用于RLC電路、電力電子電路、電機(jī)傳動控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)仿真用的模型庫。以Matlab7.0 為設(shè)計平臺，利用Simulink 中的Power System工具箱來搭建整流電路仿真模型，設(shè)置參數(shù)進(jìn)行仿

3、真。 一、電路工作原理 1.SPWM電路工作原理 同步調(diào)制N等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步。 f變化時N不變，信號波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定。三基本同步調(diào)制方式， r 相，公用一個三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對稱。為使一相的PWM波正負(fù)半周鏡對稱，N應(yīng)取奇數(shù)。當(dāng)N=9時的同步調(diào)制三相PWM波形如上圖所示。 2.逆變電路工作原理 1）IGBT單相電壓型全橋無源逆變電路原理分析 單相逆變電路主要采用橋式接法。它的電路結(jié)構(gòu)主要由四個橋臂組成，其中每個橋臂都有一個全控器件IGBT和一個反向并接的續(xù)流二極管，在直流側(cè)并聯(lián)有大電容而負(fù)載接在橋臂之間。其中橋臂1,4為一對，橋臂2，3

4、為一對?？梢钥闯捎蓛蓚€半橋電路組合而成。其基本電路連接圖-2如下所： 圖-2.電壓型全橋無源逆變電路的電路圖 由于采用絕緣柵晶體管（IGBT）來設(shè)計,如圖2-2的單相橋式電壓型無源逆變電路，此課程設(shè)計為阻感負(fù)載，故應(yīng)將RLC負(fù)載中電容的值設(shè)為inf。此電路由兩對橋臂組成，V1和V4與V2和V3兩對橋臂各導(dǎo)通180度。再加上采用了移相調(diào)壓法，所以VT3的基極信號落后于VT1的90度，VT4的基極信號落后于VT2的90度。 2).三相橋式PWM逆變器電路 三相橋式逆變電路如圖所示，圖中應(yīng)用V1-V6作為逆變開關(guān)，也可用其它全 控型器件構(gòu)成逆變器，若用晶閘管時，還應(yīng)有強(qiáng)迫換流電路。 圖-3.三相橋式

5、PWM逆變電路 二、在simulink中建立仿真模型 1、模塊調(diào)取 打開matlab中的simulink，在電力系統(tǒng)（Power System）中調(diào)取出單相交流電源、晶閘管、觸發(fā)脈沖和RLC等相關(guān)模塊。根據(jù)圖示電路連接電路圖 1.1單相橋式逆變電路 1.2三相橋式電壓型逆變電路 2，設(shè)置各元件參數(shù) 主要附三相電壓型橋式逆變電路的相關(guān)參數(shù)2.1載波與調(diào)制波參數(shù)設(shè)置 2.2載波比 三、實(shí)驗(yàn)仿真 設(shè)置好個參數(shù)后便可進(jìn)行仿真。觀察示波器中的波形后可選擇autoscale鍵，調(diào)整波形。現(xiàn)需要對波形進(jìn)行編輯，所以先把保存文件，并且把數(shù)據(jù)傳入到工作空間中。再到matlab的工作空間中調(diào)出文件，然后對文件中的

6、數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。 繪制單相逆變電路四行一列的圖形，在一個圖中表現(xiàn)載波和調(diào)制波、對應(yīng)輸入脈沖以及阻感性負(fù)載的電壓輸出波形。然后對脈沖波形進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)槔L出的脈沖波形與坐標(biāo)軸線的上頂想重合，雖然是彩色，但還是調(diào)整為脈沖的形式比較好，可以通過編輯坐標(biāo)軸進(jìn)行調(diào)整，脈沖高度為1，則將坐標(biāo)軸y軸調(diào)整為1.2。還可以調(diào)整各個圖形的高度，增加圖形的整體視覺效果。 而三相SPWM波形，需要把三個正弦波形和三角波繪制在一起，故先用bus mux把這四個信號做在一起在輸出，然后再在下面輸出對應(yīng)脈沖波形，這樣就能較好的觀察了。 四、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 本次實(shí)驗(yàn)是第三次真正利用simulink進(jìn)行仿真，通過上一次實(shí)驗(yàn)的摸索，大概熟

7、悉了simulink里的模塊原件。上次實(shí)驗(yàn)是單相全橋逆變電路，是自己做的脈沖模塊，而本次是單相全橋逆變電路和三相電壓型橋式逆變電路，通過SPWM 技術(shù)進(jìn)行仿真。 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了許多問題，對于單相雙極型逆變電路，最開始主要就是調(diào)制三角波和正弦波的載波比，需要先單獨(dú)比較，確定正確后再作為調(diào)制電路給逆變電路，這樣才能找到問題的所在。而三相電壓型橋式逆變電路也是同樣的道理，用三個正弦波，依次相延遲120，這樣變得能到六個脈沖。 在三相電壓型橋式逆變電路中使用的是系統(tǒng)提供的Universal bridge模塊，需要注意的就是要將系統(tǒng)原始的晶閘管做橋臂換為IGBT，另外就是對通用橋的給觸發(fā)脈沖的順序要注意。 做完這些基礎(chǔ)工作之后，雖然實(shí)驗(yàn)效果已初步達(dá)到，但在界面和可調(diào)性方面還相差很大，故又進(jìn)一步進(jìn)行封裝和參數(shù)設(shè)置，使界面簡潔美觀，設(shè)置參數(shù)使載 波比可調(diào)，方便做不同載波比的仿真。 通過這次實(shí)驗(yàn)，更好的熟悉了simulink的工作平臺，加強(qiáng)了對其相關(guān)模塊的理解，為日后更好的運(yùn)用此軟