发布时间 : 2024/6/4 0:50:46 星期二 文章单相正弦波PWM逆变电路仿真报告(Simulink)更新完毕开始阅读

单相正弦波PWM逆变电路仿真报告

1. 仿真目的：

通过对单相SPWM逆变电路不同控制方式的仿真研究，进一步理解SPWM控制信号的产生原理，单极性、双极性控制方式的原理及不同、载波比与调制深度不同对逆变电路输出波形的影响等。

2. 仿真原理： 2.1 单相桥式逆变电路

图1 所示为单相桥式逆变电路的框图，设负载为阻感负载。在桥式逆变电路中，桥臂的上下两个开关器件轮流导通，即工作时V1 和V2 通断状态互补，V3 和V4 的通断状态互补。下面将就单极性及双极性两种不同的控制方法进行分析。

图1 单相桥式PWM逆变电路

2.2 不同控制方式原理 2.2.1 单极性控制方式

调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态，在ur>uc时使V4导通，V3关断，u0=Ud; 在uruc时使V4导通，V3关断，u0=0。这样就得到了SPWM波形u0。

图2 单极性PWM控制波形

2.2.2 双极性控制方式

采用双极性方式时，在ur的半个周期内，三角波不再是单极性的，而是有正有负，所得的PWM波也是有正有负。在ur的一个周期内，输出的PWM波只有±????两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。在ur的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。即ur>uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3以关断信号，如i0>0，则V1和V4通，如i0<0，则VD1和VD4通，不管哪种情况都是输出电压u0=Ud。ur0，则VD2和VD3通,不管哪种情况都是输出电压u0=-Ud。

图3 双极性PWM控制波形

3. 仿真过程： 3.1 仿真主电路模型：

仿真模型如图4所示，其中的PWM模块为根据不同控制方式自定义的子系统封装模块，设置该模块的参数为m（调制深度）、f（调制波频率）、fc（载波频率），方便仿真时快捷调整调制深度及载波比，来观察不同参数对逆变电路输出的影响。

图4 仿真主电路

图中的“Universal Bridge”模块，在对话框中选择桥臂数为2，即可组成单相全桥电路，开关器件选带反并联二极管的IGBT；直流电压源模块设置为300V；“Series RLC Branch”模块去掉电容后将阻感负载分别设为1Ω和2 m H；在串联RLC支路模块的对话框下方选中测量电压和电流， 再利用“Multimeter”模块即可观察逆变器的输出电压、电流；“Powergui”模块设置为离散仿真模式，采样时间为1e-5s。仿真时间设为0.06s，选择ode45仿真算法。

3.2 单极性PWM逆变仿真

3.2.1 单极性PWM控制信号产生原理

在本仿真中，采用同幅值、同频率的两条等腰三角载波分别与同幅值、同频率，但相位相差180°的两条正弦调制波比较，经过处理后得到PWM控制信号，原理如图5所示。由于两个桥臂是分开控制的同一桥臂上的两个开关在控制上仍然互补。在输出电压的半个周期内，电压极性只在一个方向变化，故称为单极性控制。

图5 单极性PWM控制信号产生原理