三相電壓型pwm逆變系統(tǒng)的matlab仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題目：三相電壓型PWM逆變電路建模與仿真</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 院 信息與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p&

2、gt;　　年 級 2008級 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2012 年 5月 23日</p><p><b>　　目 錄</b></p><

3、;p><b>　　1 引言2</b></p><p>　　2 三相PWM逆變電路的相關(guān)理論背景2</p><p><b>　　2.1 逆變2</b></p><p>　　2.2 PWM控制的基本原理3</p><p>　　2.3三相電壓型PWM逆變電路控制原理5</p>

4、<p>　　3三相電壓型PWM逆變電路模型的建立過程7</p><p>　　3.1三相電壓型PWM逆變電路的建立步驟及相關(guān)說明7</p><p>　　3.1.1建立模型窗口7</p><p>　　3.1.2建立逆變器主電路模型并設(shè)置相關(guān)參數(shù)7</p><p>　　3.1.3 PWM發(fā)生器的模型建立及其設(shè)置11</p

5、><p>　　3.1.4 LC濾波器的建立與參數(shù)設(shè)置12</p><p>　　3.1.5主回路負(fù)載建立及設(shè)置15</p><p>　　3.1.6直流電源設(shè)置16</p><p>　　3.1.7設(shè)置相應(yīng)的測量和輸入模塊16</p><p>　　3.1.8對逆變系統(tǒng)各模塊進(jìn)行電氣連接17</p><

6、;p>　　4對模型進(jìn)行仿真設(shè)置及調(diào)整分析17</p><p>　　4.1對所搭建好的模型進(jìn)行仿真17</p><p>　　4.2 對仿真結(jié)果的分析及其調(diào)整19</p><p><b>　　5結(jié)束語21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p>&

7、lt;p><b>　　致謝22</b></p><p>　　三相電壓型PWM逆變電路的建模與仿真</p><p>　　摘 要：本文在以MATLAB軟件中的Simulink為工具的基礎(chǔ)上，對三相電壓型PWM逆變電路進(jìn)行了仿真研究。根據(jù)三相電壓型PWM逆變電路及MATLAB的相關(guān)理論背景，重點(diǎn)對逆變器系統(tǒng)模型的搭建進(jìn)行詳細(xì)說明，最后對模型進(jìn)行了仿真研究。</

8、p><p>　　本文首先詳細(xì)分析了三相電壓型PWM逆變器的電路結(jié)構(gòu)、逆變的工作原理及PWM控制方法；在此基礎(chǔ)上利用MATLAB這一仿真工具，對模型系統(tǒng)的每一個(gè)具體模塊的建立及其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，并對主電路的模塊進(jìn)行了單獨(dú)說明，同時(shí)也詳細(xì)說明了LC濾波模塊的設(shè)置及其封裝；之后進(jìn)行整體的連接搭建；最后設(shè)置仿真參數(shù)實(shí)現(xiàn)了對三相電壓型PWM逆變電路的仿真研究，優(yōu)化模型性能，獲得了完美成果。</p><p

9、>　　關(guān)鍵詞：三相電壓型PWM逆變器；調(diào)制法；MATLAB；仿真</p><p>　　Three-phase voltage type PWM inverter circuit modeling and simulation</p><p>　　Abstract: In this paper, based on Simulink in the MATLAB software tool

10、s, three-phase PWM inverter circuit is simulated. The theoretical background of the three-phase voltage source PWM inverter circuit and MATLAB focuses on the structures of the inverter system model described in detail, t

11、he final model, a simulation study.   This article first detailed analysis of the circuit structure of the three-phase voltage source PWM inverter, the inverter works and PWM control method . On this basis, us

12、</p><p>　　Keywords: three-phase PWM inverter; modulation method; of MATLAB; simulation</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　眾所周知，當(dāng)今控制技術(shù)高速迅猛發(fā)展，隨之帶來的是對于控制理論和相關(guān)電力電子器材及系統(tǒng)模型的性能的高效率、

13、高穩(wěn)定可靠性的要求。眾多電氣設(shè)備無論是商用級別是軍用級別對幅值、頻率、穩(wěn)定性的要求千差萬別，因而這些設(shè)備通常不能統(tǒng)一于國家電網(wǎng)通用交流系統(tǒng)的頻率、幅值要求之中，這就要求我們通過電力電子功率變換器改變其電能傳輸性質(zhì)。像我們見到的通信專用電源、電弧焊適配電源、產(chǎn)熱加熱器、電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)、電池適配器等等，它們所使用的電能都是通過相關(guān)器件對電網(wǎng)電力性能進(jìn)行整流和逆變之后所得到的。這其中隨著新興電力電子器件的不斷涌現(xiàn)，變頻技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢得

14、到迅速的發(fā)展。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中期核心的交-直-交變頻器的基本電路就由整流和逆變兩種電路組成。而在這一先整流后逆變的過程中逆變又是其核心內(nèi)容。因此，高質(zhì)量的逆變電路已成為電源技術(shù)及調(diào)速系統(tǒng)的重要研究對象。</p><p>　　PWM控制技術(shù)為逆變電路的設(shè)計(jì)注入了新的活力，目前其在中小功率逆變器中的應(yīng)用十分廣泛，這其中三相電壓型PWM逆變器已又成為交流電機(jī)控制系統(tǒng)中最常用的功率變換器。本文主要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：</

15、p><p>　　(1)對三相PWM逆變電路進(jìn)行相關(guān)理論探析；</p><p>　　(2)研究理論建立模型；</p><p>　　(3)對模型進(jìn)行MATLAB仿真,并通過數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)得到最佳逆變效果；</p><p>　　(4)根據(jù)仿真波形分析波形控制、調(diào)制的規(guī)律。</p><p>　　2 三相PWM逆變電路的相關(guān)理論背景

16、</p><p><b>　　2.1 逆變 </b></p><p>　　逆變 就是把直流電變成交流電。逆變器（inverter）實(shí)現(xiàn)了直流電源對交流負(fù)載的能量提供,這一過程與整流相反，或?qū)⒛孀兤髯鳛樽冾l器等裝置的一部分對電力性能調(diào)整變換傳遞，來滿足用電設(shè)備的不同運(yùn)行要求。</p><p>　　以下圖2.1為例說明逆變電路基本工作原理。<

17、/p><p>　　圖2.1.1 圖2.1.2</p><p>　　圖2.1 逆變原理圖及其波形圖</p><p>　　基本的逆變過程說明:圖2.1.1中S1~S4是橋式電路的四個(gè)由電力電子器件及其輔助電路組成的橋臂。若使S1、S4導(dǎo)通，同時(shí)使S2、S3斷開，則U0（負(fù)載電壓）為+；反之，若使S1，S4斷開，同時(shí)使S2、S3導(dǎo)通，負(fù)載

18、電壓U0為—。如此連續(xù)就會(huì)有圖2.1.2的波形。就這樣通過控制系統(tǒng)調(diào)控四個(gè)橋壁的導(dǎo)通與關(guān)斷就能將直流電能轉(zhuǎn)化成交流的電能，通過控制橋臂的動(dòng)作頻率也可改變輸出交流頻率。</p><p>　　當(dāng)負(fù)載為電阻時(shí)，負(fù)載電流i0與負(fù)載電壓u0的相位和波形形狀就完全相同。當(dāng)負(fù)載為阻感時(shí)，i0的基波相位就滯后于電壓u0的基波相位，當(dāng)然兩個(gè)波形也不一樣，如圖2.1.2為阻感負(fù)載時(shí)電流i0波形。</p><p&g

19、t;　　2.2 PWM控制的基本原理</p><p>　　PWM(Pulse Width Modulation)控制——脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生一系列矩形脈沖來逼近等效地獲得所需的要波形（含形狀和幅值）。PWM電壓控制方法不用像PAM(Pulse Amplitude Modulation,脈沖幅值調(diào)制)那樣調(diào)節(jié)直流母線電壓，而是通過改變逆變電橋的內(nèi)部各橋臂的導(dǎo)通、斷開時(shí)間之間的比率來

20、迅速改變電壓的大小，因而可用不空整流電路代替可控整流電路。</p><p>　　PWM波形---用一系列等幅不等寬的脈沖將正弦半波N等分，代替一個(gè)正弦半波。這些脈沖寬度相等，按正弦規(guī)律變化，但幅值不等，但面積（沖量）相等。 圖2.2用PWM波代替正弦波形</p><p>　　例如在對交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速時(shí)，通常要求器控制電

21、路能迅速滿足其電機(jī)電流高速變換的要求，PWM電壓調(diào)制就能有效控制快速控制電壓輸出來滿足其目的。</p><p>　　PWM逆變電路及其控制方法</p><p>　　目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。逆變電路是PWM控制技術(shù)最為重要的應(yīng)用場合。</p><p>　　PWM逆變電路按形式可歸類為電壓型與電流型，其中電壓型得到了最廣泛的應(yīng)用。</p>

22、<p>　　PWM逆變電路控制方法主要有計(jì)算法和調(diào)制法。</p><p>　　(1)計(jì)算法：根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，通過計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔來控制逆變電路開關(guān)器件的通斷得到PWM波形。一般不采用。</p><p>　　(2)調(diào)制法：將調(diào)制信號設(shè)為想輸出的波形，載波設(shè)為接受調(diào)制的信號，然后通過調(diào)制信號波得到所想要的波形。通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波。&

23、lt;/p><p>　　調(diào)制信號波設(shè)為正弦波時(shí)，得到的就是SPWM波；調(diào)制信號不是正弦波，而是其他波形時(shí)，也能得到等效的PWM波。</p><p>　　如圖2.3所示，為三角波調(diào)制法的電路原理，用三角波電壓與正弦波電壓比較，得到所需要分段矩形的脈沖寬度，然后得到所需要的PWM脈沖。在電壓比較器A的兩個(gè)輸入端分別輸入正弦波調(diào)制電壓 和三角載波電壓 ，于是在A的輸出端就得到了所需要的PWM調(diào)制脈沖

24、</p><p>　　圖2.3 三角波調(diào)制法的電路原理</p><p>　　結(jié)合下圖2.4 IGBT單相橋式電壓型逆變電路對調(diào)制法進(jìn)行說明： </p><p>　　在uo正半周，V1通，V2斷，V3和V4交替通斷。但在uo正半周，電流有一段為正，一段為負(fù)，因?yàn)樨?fù)載電流比電壓滯后。在負(fù)載電流正區(qū)間，V1和V4導(dǎo)通，uo=Ud。V4關(guān)斷時(shí)， V1和VD3續(xù)流，uo=0。

25、負(fù)載電流為負(fù)區(qū)間，因io為負(fù)，從VD1和VD4 上仍有電流流過， uo=Ud。V4斷，V3通后， V3和VD1續(xù)流，uo=0，于是uo總有 Ud和零兩種電平。</p><p>　　uo負(fù)半周，V2通，V1斷，V3和V4交替通斷，uo可得-Ud和零兩種非正電平。</p><p>　　圖2.4單相橋式PWM逆變電路</p><p>　　如下圖控制V3、V4通斷。ur

26、 為調(diào)制信號，uc 為載波， IGBT的通斷在ur和uc的波形相交時(shí)刻迅速轉(zhuǎn)換。</p><p>　　ur正半周，V1通，V2斷。ur>uc時(shí)V4通，V3斷，有uo=Ud。ur<uc時(shí)V4斷，V3通，有uo=0；</p><p>　　ur負(fù)半周，V1斷，V2通。ur<uc時(shí)V3通，V4斷。有uo=-Ud。ur>uc時(shí)V3斷，V4通，uo=0。波形見下圖2.5<

27、/p><p>　　圖2.5單極性PWM控制方式波形</p><p>　　雙極性的PWM控制方式和單極性的控制方式對應(yīng)。雙極性時(shí)ur 無論在正半周期還是在負(fù)半周期內(nèi)部，三角載波不再是單極性的，而是正負(fù)兼有雙極性的，得到的PWM調(diào)制波也是正負(fù)兼有。雙極性的PWM調(diào)制波就不再像單極性的那樣有0電平，而只有+ —兩個(gè)電平。</p><p>　　圖2.6雙極性PWM控制方式波形

28、</p><p>　　2.3三相電壓型PWM逆變電路控制原理</p><p>　　三相橋式PWM逆變電路采用雙極性控制方式。</p><p>　　三相控制公用一個(gè)uc 作為載波，而三相的調(diào)制信號urU、urV和urW依次相差2 /3。在圖2.7三相電壓PWM逆變電路的控制原理分析圖中，為了便于理解我們將直流電路一側(cè)的一個(gè)較大的電容等效成其由兩個(gè)電容串聯(lián)而成，并標(biāo)示

29、出假想的中點(diǎn)N’。</p><p>　　其中，對于U相的控制規(guī)律：</p><p>　　urU>uc時(shí)，V1導(dǎo)通，給V4關(guān)斷，uUN´=Ud/2。urU<uc時(shí)，給V4導(dǎo)通，V1關(guān)斷，uUN´=-Ud/2。當(dāng)給V1(V4)加導(dǎo)通信號時(shí)，可能是V1(V4)導(dǎo)通，也可能是VD1(VD4)導(dǎo)通，道理通單相PWM逆變雙極性控制之下的情況。</p>&l

30、t;p>　　圖2.7三相橋式PWM逆變電路控制圖</p><p>　　同理可分析V相和W相的控制方式。易得uUN´、uVN´和uWN´的PWM波形只有±Ud/2兩種電平，波形見下圖2.8，第二、三、四欄分別為這三相的正弦波觸發(fā)電壓波形。</p><p>　　由電路分析原理可得三種相的負(fù)載線電壓分別為：</p><p>　

31、　=uUN´-uVN´ </p><p>　　=uVN´-uWN´ (2.1) </p><p>　　=uWN´-uUN´</p><p>　　當(dāng)1和6通時(shí)，uUV=Ud，當(dāng)3

32、和4通時(shí)，uUV=－Ud，當(dāng)1和3或4和6通時(shí)，uUV=0。即三相電壓型PWM逆變電路的輸出線電壓的波形有三個(gè)電平（±Ud和0）組成。下圖2.8第五欄為線電壓 的波形。</p><p>　　由電路分析原理可得出U相的輸出相電壓為：</p><p>　　=uUN´-( uUN´+uVN´+uWN´) /3.

33、 (2.2)</p><p>　　即可得出負(fù)載相電壓PWM波由五種電平（(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0）組成。下圖2.9第六欄為相電壓uUN的波形。</p><p>　　本文在后面的仿真中會(huì)用示波器將逆變后的輸出線電壓和輸出相電壓分別顯示出來。</p><p>　　圖2.8三相橋式PWM逆變電路波形</

34、p><p>　　3三相電壓型PWM逆變電路模型的建立過程</p><p>　　Power System Blockset（電力系統(tǒng)工具箱）是加拿大的Hydro Quedec和TECSIM International 公司在Simulink的環(huán)境下開發(fā)的專門用于電力電子、電力系統(tǒng)、電路領(lǐng)域進(jìn)行模擬分析的仿真工具，它充分利用了Simulink圖形化輸入的特點(diǎn)，避免了把巨大的精力投入到枯燥無形的編程

35、上去。同時(shí)它包含很多現(xiàn)成的常用電路結(jié)構(gòu)模塊，使我們的仿真變得更加專業(yè)、高效。</p><p>　　3.1三相電壓型PWM逆變電路的建立步驟及相關(guān)說明</p><p>　　3.1.1建立模型窗口</p><p>　　打開MATLAB中的Simulink軟件新建一個(gè)模型窗口并命名為“Three phase PWM Inverter”。</p><p&

36、gt;　　3.1.2建立逆變器主電路模型并設(shè)置相關(guān)參數(shù)</p><p>　　在MATLAB -Simpowersystempower electronics工具相中有一個(gè)通用橋壁模塊（universal bridge），如圖所示</p><p>　　它是逆變器主電路橋臂的封裝模塊，是系統(tǒng)進(jìn)行直流到交流變換的核心。</p><p>　　雙擊，對其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。在本次模

37、擬中模塊的A,B,C設(shè)置為輸出端子狀態(tài)，連接負(fù)載；觸發(fā)信號作用于g端，若該模塊用于電力二極管則沒有此端子。</p><p><b>　　其各參數(shù)設(shè)置如下：</b></p><p>　?。?）【number of bridge】文本框：不同形式逆變器的橋臂數(shù)。有1、2、3三種相數(shù)可以選。</p><p>　?。?）【snubber resista

38、nce Rs(Ohms)】:緩沖電阻Rs。單位為Ω。為在模型中消除緩沖，可將該參數(shù)設(shè)置為inf.</p><p>　?。?）【snubber capacitance Cs(F)]】:緩沖電容Cs。設(shè)置道理類同上述參數(shù)。</p><p>　?。?）【power electronic device】：電力電子裝置類型。該模型選擇IGBT/Diodes.</p><p>

39、　?。?）【Ron(ohms)】:IGBT元件的內(nèi)電阻。</p><p>　?。?）【forward voltage [Device Vf(V)]】:IGBT元件的正向管壓降。</p><p>　　（7）【Tf(S) Tt(s)】IGBT元件的電流下降到10%時(shí)的時(shí)間及電流拖尾時(shí)間。</p><p>　?。?）【measurement】:測量形式。選擇適用于萬用表的

40、測量。本模型選擇Devidence voltages.</p><p>　　模塊具體設(shè)置如圖3.1：</p><p>　　圖3.1通用橋臂模塊參數(shù)設(shè)置</p><p>　　該模塊是整個(gè)仿真系統(tǒng)的核心模塊，是三相橋式PWM逆變組電路的自帶封裝，有必要對其進(jìn)行原理性展開建模說明，可利用二極管（Diode）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）元件及相關(guān)組件進(jìn)行搭建。如圖3.2

41、所示：</p><p>　　圖3.2通用橋臂等效三相電壓PWM逆變主電路部分等效模塊</p><p>　　上述模塊建立關(guān)鍵是IGBT元件的設(shè)置。IGBT的集電極C和邏輯控制信號口均為輸入口；其發(fā)射極E和向量[ ]測量口為輸出口。IGBT的主要參數(shù)有：</p><p>　?。?）【Resistance Ron】內(nèi)電阻,單位Ω。</p><p&

42、gt;　?。?）【Inductance Lon】內(nèi)電感，單位H。</p><p>　?。?）【Forward voltage Vf】正向管壓降，單位V。</p><p>　　（4）【Current 10%tail time Tf】 電流下降到Imax/10的時(shí)間Tf,單位s。</p><p>　　（5）【Current tail time T】電流的拖尾時(shí)間Tt:電

43、流從Imax/10降到0的時(shí)間，單位為s。</p><p>　?。?）【Initial current Ic】初始電流Ic，單位為A。通常設(shè)置為0。</p><p>　?。?）【Snubber resistance Rs】緩沖電阻Rs,單位Ω。若想消除緩沖電阻，可設(shè)Rs為inf。</p><p>　?。?）【Snubber capacitance Cs】緩沖電容Cs

44、，單位F。如果想在模型中消除緩沖電路，可將Cs設(shè)為0；如想得到純電阻Rs,可將Cs設(shè)為inf。</p><p>　　本模塊具體的設(shè)置如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3IGBT元件的參數(shù)設(shè)置</p><p>　　反饋二極管向電源反饋無功能量。IGBT與反饋二極管相結(jié)合工作，后者可在前者工作在斷開狀態(tài)時(shí)發(fā)揮續(xù)流作用。根據(jù)具體情況對二極管設(shè)置如下圖3.4所示：

45、</p><p>　　圖3.4二極管元件參數(shù)設(shè)置</p><p>　　3.1.3 PWM發(fā)生器的模型建立及其設(shè)置</p><p>　　在MATLAB的Powersystem—electoral library-control blocks中有PWM Generator模塊，是一種專門的PWM調(diào)制信號發(fā)生器，原理在前面已詳細(xì)說明過，此處不再贅述。</p>

46、<p>　　PWM Generator 端子說明：</p><p>　　Signal(s):輸入端子。懸空時(shí)，不接收外部信號，此時(shí)使用發(fā)生器內(nèi)部自身信號；當(dāng)連接外部信號模塊時(shí)，用戶可自定義發(fā)生信號。</p><p>　　Pulses:主電路橋臂形式?？蛇x擇2、4、6、12路脈沖，可用于對單相（一橋臂）、單相橋式（二橋壁）、和三相變換器（三橋臂）中的全控器件如（IGBT、MOSF

47、ET等）進(jìn)行觸發(fā)。</p><p>　　雙擊PWM Generator，打開參數(shù)對話框進(jìn)行設(shè)置：</p><p>　　（1）【Generator mode】選擇工作模式。對應(yīng)于模型的主電路工作結(jié)構(gòu)。有1-arm bridge(2pulse), 2-arm bridge(4pulse), 3-arm bridge(6pulse), double3-arm bridge(12pulse).&l

48、t;/p><p>　　[carrier frequency(Hz)]設(shè)置三角載波頻率。本模型我選擇為2000Hz或3000Hz。根據(jù)需要調(diào)整，2000Hz最佳。</p><p>　?。?）【internal generation of modulation signal(s)】選擇發(fā)生器是自身產(chǎn)生信號還是由外部接入產(chǎn)生。本模型選中該選項(xiàng)，表示使用其內(nèi)部產(chǎn)生的調(diào)制信號。否則，必須接入外部信號制造

49、模塊。</p><p>　　（3）【modulation index(0<m<1)】調(diào)制度范圍設(shè)置。當(dāng)調(diào)制信號有本模塊自身選擇時(shí)進(jìn)行調(diào)整，來控制被調(diào)制電路器的輸出電壓幅值。調(diào)制度必須大于0小于1，表示輸出電壓幅值占直流側(cè)電壓的比例。如本模型中我設(shè)定為0.8，就表示輸出電壓幅值為0.8 （直流側(cè)電壓值設(shè)置為500V.</p><p>　　(4)【frequency of outp

50、ut voltage( Hz)】調(diào)整輸出電壓的頻率。用于控制受控變換器交流側(cè)輸出電壓頻率。該復(fù)選框和上述【modulation in…】的調(diào)整應(yīng)該在選擇,【internal generation of mo…】的前提之下。本模型根據(jù)我們國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為50Hz,系統(tǒng)默認(rèn)的60Hz應(yīng)為歐美國家標(biāo)準(zhǔn)，仿真建模時(shí)注意根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。</p><p>　　(5)【phase of out put voltage (deg

51、ree)】設(shè)置內(nèi)部參考信號輸出電壓相位。本模型該處設(shè)為0。</p><p>　　本系統(tǒng)模型中最后通過對PWM發(fā)生器的內(nèi)部各種參數(shù)的調(diào)制就能得到所需要的波形。</p><p>　　參數(shù)設(shè)置具體情況如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 PWM Generater 參數(shù)設(shè)置對話框</p><p>　　3.1.4 LC濾波器的建立與參數(shù)設(shè)

52、置</p><p>　　LC濾波器可濾除PWM的諧波，是一種典型的濾波器件，它是用電感、電容以及電阻經(jīng)選擇性搭配得到的。它在濾除波形的同時(shí)又能進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，這樣可減少對電力電子器件損耗對其的工作具有保護(hù)作用。本模型系統(tǒng)中用LC濾波器來濾除逆變器交流側(cè)部分產(chǎn)生的諧波電流，這樣就能更好地對交流側(cè)所產(chǎn)生的正弦電流波形進(jìn)行控制。</p><p>　　LC濾波器具體建立及其封裝步驟如下：<

53、;/p><p>　　A, 從simpowersystem-elements中找到three-phase parallel RLC brand (三相RLC分支模塊)。</p><p>　　打開其參數(shù)對話框設(shè)置：該模型阻值Resist…設(shè)置為inf,表示沒有電阻模塊；電感L設(shè)置為0.002H；電容C設(shè)置為0F.這樣就設(shè)置成了三個(gè)并聯(lián)的阻值為0.002H的電感 具體參數(shù)設(shè)置如圖3.6：</p

54、><p>　　圖3.6 LC濾波器電感設(shè)置</p><p>　　B,從其下方找到一個(gè)three-phase series RLC load (三相串聯(lián)RLC負(fù)載)模塊。移植到模型中對其雙擊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：具體如圖3.7</p><p>　　圖3.7 LC濾波器電容設(shè)置</p><p>　　C,從simmechanics-unilities中找到Co

55、nnection Port 模塊，</p><p>　　復(fù)制六個(gè)到模型中，雙擊對其命名并對其端子方向設(shè)置。注：該模塊用于復(fù)制建立子系統(tǒng)并對系統(tǒng)進(jìn)行封裝，其port location on parent subsystem 選項(xiàng)用于對封裝模塊生成后的接口位置進(jìn)行選擇，如下圖3.8對接口A的設(shè)置:</p><p>　　圖3.8輔助接口位置及名稱設(shè)置</p><p>　　

56、D,建立如下圖3.9所示的電氣連接：</p><p>　　圖3.9 LC濾波模塊的電氣連接</p><p>　　然后用鼠標(biāo)選中這些模塊，右鍵單擊-右鍵菜單-create subsystem，完成子系統(tǒng)的封裝，并去除多余的連接，對模塊進(jìn)行命名為LC Filter ，具體制作過程如下圖3.10流程所示：</p><p>　　圖3.10 LC濾波器模塊的封裝過程</

57、p><p>　　這樣完成對模塊的封裝，使原本雜亂的連線變得規(guī)整。這一過程利用的是Simulink環(huán)境下的Subsystem子系統(tǒng)創(chuàng)建技術(shù)。</p><p>　　3.1.5主回路負(fù)載建立及設(shè)置</p><p>　　從simpowersystems-element中選擇three-phase series RLC Load （三相串聯(lián)RLC負(fù)載）</p>&l

58、t;p>　　具體參數(shù)設(shè)置如下圖3.11</p><p>　　圖3.11 主回路負(fù)載的參數(shù)設(shè)置</p><p>　　3.1.6直流電源設(shè)置</p><p>　　從Simpowersystem-elementionl sourses中的DC Voltage Source,設(shè)置直流電壓源，本模型設(shè)置為500V.</p><p>　　3.1.7

59、設(shè)置相應(yīng)的測量和輸入模塊</p><p>　　從Simpowersystem-measurement中的voltage measuremet</p><p><b>　　對示波器的設(shè)置</b></p><p>　　從Simulink-sinks中找到scope示波器并打開，然后雙擊，如下圖3.12步驟設(shè)置四個(gè)接口</p><

60、p>　　圖3.12 對示波器設(shè)置四個(gè)接口</p><p>　　然后如下圖3.13進(jìn)行示波器幅值設(shè)置及命名</p><p>　　圖3.13 示波器幅值設(shè)置及命名</p><p>　　然后逐一進(jìn)行設(shè)置命名。</p><p>　　3.1.8對逆變系統(tǒng)各模塊進(jìn)行電氣連接</p><p>　　根據(jù)三相電壓型PWM逆變電路系

61、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對上述所有模塊及其元器件進(jìn)行電氣連接，</p><p><b>　　如下圖3.14：</b></p><p>　　圖3.14 三相電壓型PWM逆變電路仿真模型</p><p>　　4對模型進(jìn)行仿真設(shè)置及調(diào)整分析</p><p>　　4.1對所搭建好的模型進(jìn)行仿真</p><p>　　用Ct

62、rl + E鍵打開仿真窗口，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：開始是時(shí)間start time為0.0，停止時(shí)間stop time為0.04s,方法選擇solver為ode23tb,相對誤差relative tolerance為1e-3,具體如下圖</p><p>　　圖4.1 仿真窗口參數(shù)設(shè)置</p><p>　　啟動(dòng)仿真，顯示仿真結(jié)果。</p><p>　　點(diǎn)擊開啟按鈕雙擊示波器，調(diào)

63、節(jié)顯示面，得到仿真波形：</p><p>　　圖4.2三相電壓型PWM逆變電路的仿真波形</p><p>　　示波器顯示項(xiàng)目說明如下面表1所示：其中，</p><p>　　表1 示波器名稱說明</p><p>　　從仿真得到的波形顯示看，由濾波后的輸出電壓波形非常近似于正弦波形，明顯實(shí)現(xiàn)了從直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能的效果。</p>

64、<p>　　4.2 對仿真結(jié)果的分析及其調(diào)整</p><p>　　為得到近似于正弦波形效果的改善：</p><p>　　由采樣原理我們可以分析得，如果要讓PWM控制的電壓的波形在任一時(shí)間片段內(nèi)都能近似等效于此時(shí)的調(diào)制電壓波，形就要有兩點(diǎn)要求：一要這樣各個(gè)時(shí)間片段的面積相等；另一重要點(diǎn)是，這樣的時(shí)間片段內(nèi)的電壓的脈沖寬度一定要窄，也就是要求要有巨大數(shù)量的脈波。也就是說要使輸出的非

65、連續(xù)的線電壓能更好的接近于給定的調(diào)制正弦波形，就要把脈波的數(shù)量提高。這樣可通過對PWM發(fā)生器的載波頻率的調(diào)整實(shí)現(xiàn)。如圖4.3為一個(gè)載波頻率為500Hz與一個(gè)載波頻率為3000Hz逆變系統(tǒng)電壓波形的效果比較圖：</p><p>　　載波頻率為500Hz時(shí)的波形圖 載波頻率為3000Hz時(shí)的波形圖</p><p>　　圖4.3載波頻率調(diào)整后的波形效果比較圖</p>

66、<p>　　對電壓波形輸頻率的控制：</p><p>　　通過控制調(diào)整PWM發(fā)生器的輸出電壓頻率【Frequency of output voltage(Hz)】</p><p>　　的值就可有效改變受控逆變器變流側(cè)的輸出電壓的頻率，如圖顯示的為設(shè)置控制的輸出電壓頻率為30Hz時(shí)的波形圖</p><p>　　圖4.4輸出電壓頻率為30Hz時(shí)的波形圖<

67、;/p><p>　　對電壓波形輸出幅值的控制：</p><p>　　通過控制PWM發(fā)生器的調(diào)制度范圍【modulation index(0<m<1)】參數(shù)就可有效控制改變受控逆變器輸出側(cè)的電壓的幅值。如圖4.5為調(diào)制度為0.6和調(diào)制度0.8的比較圖</p><p>　　調(diào)制度為0.6時(shí)的波形圖 調(diào)制度為0.8時(shí)的波形圖</p>

68、;<p>　　圖4.5通過改變調(diào)制度來改變輸出幅值</p><p>　　由以上分析調(diào)制我們可以看出，三相電壓型PWM逆變系統(tǒng)可方便靈活地通過對PWM發(fā)生器的調(diào)置來控制逆變器輸出的電壓頻率和電壓幅值。由于輸出電壓的波形接近于正弦波，說以能夠有效減小諧波分量。而且這種裝置體積小、動(dòng)作快、可靠性高。</p><p>　　5結(jié)束語

69、 </p><p>　　三相電壓型PWM逆變器動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，并且呈現(xiàn)出較好的波形，他能夠在高壓電，較大的電流條件下進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，其必然廣泛應(yīng)用于高壓電源及大型交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)之中。尤其是PWM控制的應(yīng)用

70、，提高了電壓轉(zhuǎn)換的效率。而且其不改變母線電壓的大小，而是通過對逆變電路內(nèi)部開關(guān)元件的導(dǎo)通與斷開的時(shí)間的占有率來實(shí)現(xiàn)對電壓的調(diào)制，這樣通過對開關(guān)元件的微調(diào)就能得到想要的理想波形，對輸出波的頻率和幅值進(jìn)行調(diào)制，非常靈活。</p><p>　　本文主要對三相電壓型PWM逆變電路系統(tǒng)進(jìn)行了MATLAB仿真。文章對基本逆變路原理簡介后，進(jìn)一步研究了三相電壓型逆變電路的波形原理，結(jié)合PWM技術(shù)完成了對三相電壓型PWM逆變電路

71、的理論探析。重點(diǎn)在用MATLAB對系統(tǒng)模型的組塊設(shè)置建立及整體連接，最后通過仿真及后期對各個(gè)模塊的參數(shù)調(diào)整及分析，得到了三相電壓型PWM逆變電路產(chǎn)生的理想波形，然后具體分析了系統(tǒng)波形控制的規(guī)律。此外，對建模和仿真詳細(xì)過程及技巧方法做了完整介紹。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王兆安 劉進(jìn)軍. 電力電子技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)

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