单、三相双极性SPWM逆变电路.pdf

计算机仿真实验报告

专业：电气工程及其自动化

班级：11电牵4班

姓名：江流

在班编号：26

指导老师：叶满园

实验日期：2014年5月22日

一、实验名称：

单、三相双极性SPWM逆变电路MATLAB仿真

二、目的及要求

了解并掌握单、三相双极性SPWM逆变电路的工作原理；2.进一步熟悉MATLAB中对
Simulink的使用及模块封装、参数设置等技能；进一步熟悉掌握用3.MATLAB绘图的技巧。

三、实验原理

1.单相双极性SPWM逆变的电路原理

2、单相双极性SPWM逆变电路工作方式
单相桥式逆变电路双极性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I0>0，V1和V4通，如I0<0，VD1和VD4
通，U0=Ud。当Ur<Uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号。如I0<0，V2
和V3通，如I0>0，VD2和VD3通，U0=-Ud。这样就得到如下所示的双极性的SPWM波

双极性SPWM控制方式波形
3.三相双极性SPWM逆变的电路原理图

三相SPWM逆变电路
4、三相双极性SPWM逆变电路工作方式为：

四、实验步骤及电路图

1、建立单相双极性SPWM逆变电路MATLAB仿真模型。以下分别是主电路和控制电路
（触发电路）模型：

2、单相双极性SPWM逆变电路参数设置
本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而
调节负载获取电压的质量。设置正弦波周期为0.02s，幅值为1。直流电源幅值为97V，三
角载波幅值为1.2V，三角载波必须依次交替输出正三角波和负三角波，这可以通过让三角
载波同与之周期相同的、依次交替输出1和-1的矩形波相乘实现。
3、三相双极性SPWM逆变电路仿真模型。以下分别是主电路和控制电路（触发电路）模型：

4、三相双极性SPWM逆变电路参数设置
本实验设置三角载波的周期为t，通过改变t的值改变输出SPWM矩形波的稠密，从而调
节负载获取电压的质量。设置三路正弦脉冲周期为0.02s，幅值为1，相位分别相差120°。
直流电源幅值为97V，三角载波幅值为1.2V，三角载波必须依次交替输出正三角波和负三
角波，这可以通过让三角载波同与之周期相同的、依次交替输出1和-1的矩形波相乘实现。
三路正弦脉冲分别独立与三角载波做比较，比较结果作为触发脉冲输送到相应的IGBT门
极。

五、实验结果与分析

1、单相双极性SPWM逆变电路，设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：

2、单相双极性SPWM逆变电路，设置三角脉冲波形的周期t=0.02/21s时的仿真结果：

3、三相双极性SPWM逆变电路，设置三角脉冲波形的周期t=0.02/9s时的仿真结果：

4、三相双极性SPWM逆变电路，设置三角脉冲波形的周期t=0.02/29s时的仿真结果：

SPWM逆变模拟电路均成功的
实现了将直流逆变成交流。对比可发现，当三角载波的周期设置的越小时输出电压的作用效
果越接近正弦电压的作用效果，可以推理：当三角载波的周期为无穷小时，逆变电路便能输
出标准的正弦波，只是电力电子器件关断需要一定的时间且存在死区电压问题，故实际中是
做不到的。

六、实验心得

.由于之前已经完成了对单相全桥电压型逆变电路、单相单极性SPWM逆变电路的仿真
研究，所以这次做单、三相双极性SPWM逆变电路的仿真实验感觉很轻松流畅，然，做完
后很有成就感，说真的，我很享受这个过程。
通过这次实验，我进一步理解了单、三相双极性SPWM逆变电路的工作原理。在仿真
过程中灵活的改变仿真参数，直观地看到仿真结果随参数的变化情况，然后根据仿真结果思
考和总结问题，一步步将实验成功完成。这增强了我独立分析问题，解决问题的能力，同时
加深了运用MATLAB软件的熟练程度。
这次实验又一次使我对电力电子学知识温故而知新，收获颇丰！