三相电压型SPWM课程设计报告

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1、 第 1 页 目录目录 一、 摘要.2 二、SPWM 控制技术简介 3 2.1. PWM 控制的基本原理 3 2.2.SPWM 逆变电路及理论基础 .4 三、三相逆变器双极性 SPWM 控制技术仿真设计 .8 3.1 SPWM 触发脉冲调制电路 .8 3.2 主电路图9 四、实验调试心得.10 五、不同参数时三相逆变器双极性 SPWM 控制技术的仿真波形 及频谱分析.12 5.1 fc=500，Ma=0.912 5.2 频谱分析13 六、心得体会.23 参考文献.24 附录.25 第 2 页 一、一、摘要摘要 关键字：三相桥 电压型 全控 逆变 SPWM Simulink 本次实验主要为利用s

2、imulink中的块原件来构建电力电子中 的一种基本逆变电路三相逆变器双极性 SPWM 调制技术的 仿真，PWM 控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，目前中小 功率的逆变电路几乎都采用了 PWM 技术。常用的 PWM 技术主 要包括：正弦脉宽调制(SPWM)、选择谐波调制（SHEPWM） 、 电流滞环调制（CHPWM）和电压空间矢量调制（SVPWM） 。 在逆变电路的设计过程中， 需要对设计电路及有关参数选择 是否合理、效果好坏进行验证。如果通过实验来验证， 需要经 过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤， 这样使得设 计耗资大，效率低， 周期长。现代计算机仿真技术为电力电子 电路的设计和

3、分析提供了崭新的方法， 可以使复杂的电力电子 电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。 Matlab 是一种计算机仿真软件， 它是以矩阵为基础的交互 式程序计算语言。Simulink 是基于框图的仿真平台， 它挂接在 Matlab 环境上，以 Matlab 的强大计算功能为基础， 用直观的 模块框图进行仿真和计算。其中的电力系统（Power System）工 具箱是专用于 RLC 电路、电力电子电路、电机传动控制系统和 电力系统仿真用的模型库。以 Matlab7.0 为设计平台， 利用 Simulink 中的 Power System 工具箱来搭建整流电路仿真模型， 设置参数进行仿真。 第

4、3 页 二、二、SPWM控制技术简介控制技术简介 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的， 目前使用较 广泛的 PWM 法。在采样控制理论中有一个重要的结论：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。 a)矩形脉冲 b)三角脉冲 c)正弦半波脉冲 d)单位脉冲函数 图 1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 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

5、则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。 1.PWM 控制的基本原理 用PWM波代替正弦半波将正弦半波看成是由N 个彼此相连 的脉冲宽度为/N， 但幅值顶部是曲线且大小按正弦规律变化的 脉冲序列组成的。 把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽 的矩形脉冲代替， 使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重 合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，这就 是 PWM 波形。对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到 PWM 波形。 脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM 第 4 页 波形，也称 SPWM（Sinusoidal PWM）波形。PWM 波形可分为 等幅 PWM 波和不

6、等幅 PWM 波两种，由直流电源产生的 PWM 图 2 用 PWM 波代替正弦半波 波通常是等幅 PWM 波。基于等效面积原理，PWM 波形还可以 等效成其他所需要的波形，如等效所需要的非正弦交流波形等。 2.SPWM 逆变电路及理论基础 2.1 控制方式 （1）如果在正弦调制波的半个周期内，三角载波只在正或负的 一种极性范围内变化，所得到的 SPWM 波也只处于一个极性的 范围内，叫做单极性控制方式。 （2）如果在正弦调制波半个周期内，三角载波在正负极性之间 连续变化，则 SPWM 波也是在正负之间变化，叫做双极性控制 方式。 第 5 页 2.2 选用方法 本次课程设计主要内容为三相逆变器双极性 SPWM， 所以选 用双极性控制方式， 下面主要介绍双极性控制方式的原理及其方 法。 图 3 双极性 PWM 控制方式波形 双极性 PWM 控制方式（三相桥逆变） 三相的 PWM 控制公用三角波载波 uc 三相的调制信号 urU、 urV和 urW依次相差 120 u c u rU u rV u r u u UN u VN O t t t t O O O u WN 2