电力电子技术课程设计说明书-逆变-spwm-matlabsimulink-毕业论文

电力电子技术课程设计说明书-逆变-spwm-matlabsimulink-毕业论文内容摘要：

mscape/SimPower Systems /Elements/Series RLC Branch 模块 Simscape/SimPower Systems /Measurements/Current Measurement 模块 Simscape/SimPower Systems /Measurements/Multimeter 模块 Simscape/SimPower Systems /powergui 模块 Simulink/Source/Pulse Generator 模块 Simulink/Sinks/Floating Scope 模块 Simulink/Signal Routing/Demux 模块 利用上述模块 构成如下图所示的单相桥式逆变 电路模型 图 24 单相桥式 逆变电路模 型 xx 理工大学《电力电子技术》课程设计说明书 6 各个模块的参数设置如下： “ DC Voltage Source” 模块幅值设为 110V； “ powergui” 中 “ Simulation type” 选为“ continuous” ，并且选中“ Enable use of ideal switching device”复选框； “ Pulse Generator3”中 “ Amplitude” 设为 1，由于题目要求输出电压频率为 50Hz，即周期为 ，所以 “ Period”设为 ， “ Phase Delay”设为零，即初始相位为零，这一路脉冲送出去用来 驱动桥臂 1和 3； “ Pulse Generator1” 的 “ Phase Delay” 设为 ，相当于延迟半个周期， 以 形成与“ Pulse Generator3” 互补的触发脉冲 用来驱动桥臂 2 和 4， 其他参数与 “ Pulse Generator3”相同 ； “ Solver” 求解器算法设为 ode45；仿真时间设为 5S，之后便可以开始仿真了，仿真后 Scope 输出波形如下图所示，图中自上而下依次为负载的电压 、 电流 、电源侧电流波形。 图 25 单相桥式逆变电路 Scope 输出波形 从图中可以看出波形与理论上的波形形状相同，说明此逆变电 路工作正常。 3 正弦脉宽调制 (SPWM)原理及控制方法的 Simulink仿真 正弦脉冲宽度调制 (SPWM)原理 PWM 脉宽调制技术就是对脉冲宽度进行调制的技术。 即通过对一系列脉冲宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形 (含幅值和形状 )。 PWM 的一条最基本的结论是：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，冲量即窄脉冲面积，这就是我们通常所说的“面积等效”原理。 因此将正弦半波分成 N 等分，每一份都用一个矩形脉冲按面积原理等效，令这些矩形脉冲的幅值相等，则其脉冲宽度将按正弦规律变化，xx 理工大学《电力电子技术》课程设计说明书 7 这种脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM 波形叫做 SPWM。 示意图如下图所示： 图 31 SPWM 示意图 SPWM 波的控制方法 SPWM 波的产生方法有计算法和调制法，计算法很繁琐，不易实现，所以在这里不作介绍 ，重点介绍调制法，即把希望输出的波形作为调制信号 ru ，把接受调制的信号作为载波 cu ，通过信号波调制得到所期望的 PWM 波形。 通常采用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波上任一点的水平宽度和高度呈线性关系且左右对称，当它与任何一个缓慢变化的调制信号波相交时，如果在交点时刻对电路中的开关器件进行通断控制，就可得到 SPWM波 ，常见的 SPWM 控制方法有单极性 SPWM 控制，双极性 SPWM 控制。 双极性 SPWM控制原理及 Simulink 仿真 所谓的双极性是指在调制信号波的半个周波内三角载波有正负两种极性变 化。 用调制信号波与三角载波比较的方法可以产生双极性 SPWM 波，其仿真原理图如下图所示： xx 理工大学《电力电子技术》课程设计说明书 8 图 32 双极性 SPWM 信号仿真原理图 其输出波形如下图所示： 图 33 双极性 SPWM 信号仿真 Scope 输出 波形图 现 用 SPWM 波产生模块 驱动 单相桥式逆变电路 工作 进行仿真， 方法是 在 Simulink 中选中 SPWM 产生电路，然后右键选择“ Create Subsystem” 将其放入到一个“ Subsystem(子系统 )”中，配置好其输入输出引脚，然后右击该模块，选择“ Mask Subsystem”对其进行封装，封装后的模块名取为“ PWM Subsystem”，原理图如下图所示： xx 理工大学《电力电子技术》课程设计说明书 9 图 34 双极性 PWM 逆变电路仿真模型 电路中 RLC 皆取默认值， DC Voltage Source 值取为 110V，仿真后 scope 输出波形如下图所示： 图 35 双极性 PWM 逆变电路 Scope 输出波形 单极性 SPWM控制原理及 Simulink 仿真 xx 理工大学《电力电子技术》课程设计说明书 10 所谓的 单极性是指在调制信号波的半个周波内三角载波有零、正或零、负一种 极性变化 ，单极性型 SPWM 信号的产生比双极性复杂些，要按调制波 每半个周期对调制波本身或者载波 进行 一次极性反转，其仿真原理图如下图所示： 图 36 单 极性 SPWM 信号仿真原理图 将该模块做封装后来驱动单相全桥逆变电路，为了 使 模型结构更加清晰，本次仿真采用 Simulink 库中自带的“ Universal Bridge(通用桥 )”代替由电力电子器件组合而成的桥。