基于Matlab的单相双极性spwm逆变电路仿真报告.pdf

单相双极性SPWM桥式逆变电路实验报告

学院：电气与电子工程__xxxxx__xx
一、理论介绍
SPWM控制技术是逆变电路中应用最为广泛的PWM型逆变电路技术。
对SPWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变器控制所需的电路模
型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和SPWM
控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK模块对
电路进行了仿真，给出了最终仿真波形。SPWM(SinusoidalPWM)法
是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法.
前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:
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.〔此处采用等面积法〕
SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变
化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关
器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波
在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调
节逆变电路输出电压的频率和幅值.
二、主电路设计分析
根据设计要求，采用单相全桥PWM逆变电路，工作方式为单极性
PWM方式，开关器件选用IGBT，直流电源电压为200V,电阻电感
负载。设计主电路图如图一所示。

图一单相桥式PWM逆变电路
分析：
a、主电路
采用IGBT作为开关器件的单相桥式电压型逆变电路。采用负载为阻
.

感负载，工作时V1和V2的通断状态互补，V3和V4的通断状态也
互补。在输出电压u0的正半周，让V1保持通态，V2保持断态，V3
和V4交替通断。
当uco>utri，且-uco<utri，触发VTA+和VTB-导通，输入电
源Ud经过VTA+、负载和VTB-构成电流回路，uo=-Ud，电流上升；
当uco<utri，使VTA+断开，触发VTA-，但由于是感性负载，
电流不能突变，因此负载电流经VDA-和VTB-续流，使VTA-不能导
通，uo=0，同时电流下降；
当uco>utri，且-uco<utri，触发VTA+和VTB-导通，输入
电源Ud经过VTA+、负载和VTB-构成电流回路，uo=-Ud，电流上
升；
当-uco>utri，使VTB-断开，触发VTB+，由于是感性负载，电流不
能突变，因此负载电流经VTA+和VDB+续流，使VTB+不能导通，
uo=0，同时电流下降；直至下一个周期触发VTA+和VTB-导通。由
此循环往复周期性的工作。
b、调制电路的产生控制原理
根据面积等效原理，可产生双极性PWM波

图二双极性PWM控制方式波形
双极性PWM控制方式：在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，
所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平。同样在调制信
号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。ur正负半周，对
各开关器件的控制规律相同。当ur>uc时，给V1和V4导通信号，
给V2和V3关断信号。如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4
通，uo=Ud。当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断
信号。如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和VD3通，uo=-Ud。这
样就得到图二所示的双极性的SPWM波形。
三、仿真模型的建立与各模块参数设置
t
3.1、双极性PWM控制发生电路模型图如图a所示。

..
.

图a双极性PWM逆变器触发脉冲发生电路
为了得到PWM输出电压，可以采用将期望输出的电压波形〔称为
调制波〕与载波信号〔通常为三角波或锯齿波〕相比较，即用调制波
对载波进行调制，然后用比较产生的信号去控制电力电子器件的开通
与关断，可以得到所需的PWM控制发生电路。
参数设置如下：

3.2、负载参数与IGBT参数设置

3.3、仿真模块参数设置

..
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四、仿真结果分析
双极性PWM方式，直流电压200V，电阻负载，电阻10欧姆，
电感10mH
a、载波频率fc=500HZ,调制信号频率fr=50HZ。将调制度ma设置为
0.5〔Asin=100v,Ac=200v).
仿真图见附图：图一单相双极性SPWM桥式逆变电路仿真
b、双极性PWM方式下的单相桥式逆变电路仿真，fc=2000HZ,fr=50HZ,m=0.5.

c、双极性PWM方式下的单相桥式逆变电路仿真，fc=2000HZ,fr=50HZ,m=0.8

c、双极性PWM方式下的单相桥式逆变电路仿真，fc=500HZ,fr=50HZ,m=0.8

..
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由上图结果分析可得：改变调制比m和载波比N，可改变输出电压和电流的谐
波分量，如增大m和n有可能有效减小输出电压和电流的谐波分量。
六心得总结
本次实验要掌握的知识面较多，遇到的小问题也很多