PWM逆变器的Matlab仿真分析.doc(2)

3.2.1双极性SPWM控制原理和Simulink仿真所谓的双极性意味着三角形载波在调制信号波的半个周期内具有正负极性变化. 将调制信号波与三角载波进行比较的方法可以产生双极性SPWM波，其仿真如下图: 图3-2双极性SPWM信号仿真输出波形如下图所示图: 图3- 3双极性SPWM信号仿真示波器输出波形图现在使用SPWM波生成模块来驱动单相桥逆变器电路进行仿真. 方法是在Simulink中选择SPWM生成电路，然后右键单击并选择“创建子系统”以将其放入“子系统（子系统）”，配置其输入和输出引脚，然后右键单击模块，选择“ Mask Subsystem”对其进行封装，打包后的模块名称为“ PWM Subsystem”，如下图所示: 图3-4双极性PWM逆变器电路仿真模型电路RLC全部取默认值，直流电压源值取为110V，仿真后的示波器输出波形如下图: 图3-5双极性PWM逆变器电路示波器输出波形3.2.2单极性SPWM控制原理和Simulink仿真所谓单极性是指三角载波具有一个在调制信号波的半个周期中，极性变化为零，正或零和负. 单极性SPWM信号的生成比双极性更为复杂，并且调制波本身或载波的极性应在调制波的每半个周期反转一次. 仿真原理图如下图所示: 图3-6单极性SPWM信号仿真封装模块，然后驱动单相全桥逆变器电路. 为了使模型结构更清晰，此模拟使用Simulink库随附的“通用桥”代替了功能. 下图显示了由电子设备组成的桥式逆变器电路的仿真模型: 图3-7单极PWM逆变器电路的仿真模型在“通用桥”模块的属性对话框中，桥臂数是2，即，形成单相桥式逆变器电路；在“直流电压源”中，直流电压值设置为110V； PWM发生器的调制度设置为0.5，频率设置为50Hz，载波频率设置为基频的15倍. 因此，您可以开始仿真. 仿真后，示波器的输出波形如下图所示: 图3-8单极PWM逆变器电路示波器输出波形4升压电路的分析和演示及仿真如前所述，该方案有两种升压方式是先升压然后反转，另一个是先反转然后升压. 本节主要讨论通过Boost电路升压然后反相的方法.

4.1升压电路的工作原理升压斩波电路如下图所示. 假定L值和C值较大，则当V接通时，E对L充电，并且充电电流恒定在I1. 同时，C的电压为负载供电. 因为C的值很大，所以输出电压uo是一个恒定值，记录为Uo. 让V经过的时间为该阶段存储在L中的能量. 当V断开时，E和L一起对C充电并提供负载R. 假设V断开时，则电感L在这段时间内释放的能量在稳定状态下为一个周期T中L的累积能量. 等于释放的能量，即（4-1）简化为: （4-2）输出电压高由于电源电压的缘故，它称为升压斩波电路，也称为升压转换器. T与升压比的比值，升压比的倒数表示为β，则（4-3）升压斩波器电路可使输出电压高于电源电压的原因: 储能后，是一个电压泵，电容器C可以保持输出电压. 图4-1 Boost电路4.2 Boost电路的Simulink仿真在Simulink中建立了Boost电路的仿真模型，如下图所示: 在“ DC Voltage Source”中将其幅度设置为110V；将其幅值设置为110V. 在“脉冲发生器”中设置周期= 0.0001S，脉冲宽度（占空比）= 64.6％，以便输出可以为311V（220V）. 图4-2 Boost电路仿真模型仿真后，下图显示了Multimater输出波形: 图4-3 Boost电路万用表输出波形从图中可以看出，Boost响应曲线具有过冲趋势. 过冲的大小与L和C值的选择有关. 通常，过冲越小逆变器仿真，纹波越好，调整时间越短. 为了确保这些点，需要附加的控制策略，这会使系统变得复杂. 经过分析，我决定采用升压变压器先反相然后升压的方法. 它的参数设置相对简单，也可以达到很好的效果.

5滤波器设计使用SPWM控制方法来输出电压波形，该电压波形包含一个基波，该基波还包含载波频率和其附近谐波的整数倍. 载流子比率越高，来自基波的最低谐波越远. 易于过滤. 最常用的是LC低通滤波器，其电路图如下图所示: 图5-1 LC低通滤波器通过了滤波器的截止频率的适当选择: （5- 1）使它比PWM电压中包含的要小得多. 最低谐波频率，同时又比基频大得多，您可以在输出端获得更理想的正弦波. 可以证明上述LC低通滤波器的传递函数为: （5-2）其中-LC谐振角频率，阻尼系数，滤波器输出电压，滤波器输入电压逆变器仿真，拉普拉斯变换算符. 从其传递函数的形式可以看出，它是一个二阶系统，我们可以使用MATLAB绘制其Bode图，以便对LC低通滤波器Bode的特性有直观的了解. 曲线如下图所示: 图5-2 LC低通滤波器的Bode图在MATLAB中有一个称为“二阶滤波器”的二阶滤波器模型，我们可以直接设置其截止频率，显示属性页在下图中: 图5- 3二阶滤波器属性页由于此问题希望输出电压频率为50Hz，根据前述，此处的截止频率可以取为100Hz. 6下图在Simulink中连接了PWM逆变器的整体模型. 图6-1 PWM整体模型的每个模型的主要参数设置: “ DC Voltage Source”幅度设置为110V； “通用桥”设置为2个桥臂；在“ Descrte PWM Generator”中，“ Generator Mode”设置为2臂桥（4个脉冲）； “载波频率”设置为750 Hz； “调制指数”: 0.7，“输出电压频率”设置为50Hz； “线性变压器”的线性比为15​​0/611； “二阶滤波器”中的“截止频率”设置为100Hz；在“系列RLC分支”中；模拟时间是10秒.

设置所有参数后，即可开始仿真. 模拟后，下图显示了Scope1（示波器连接到滤波器）的输出波形: 图6-2 Scope1输出波形示波器输出波形如下图所示: 图6 3 Scope输出波形要更清楚地看到，请在Scope1的属性页中选中“将数据保存到工作区”（参见图6-4），将数据保存到MATLAB工作区，然后在命令窗口中调用以下命令: >> plot（ScopeData1.time，ScopeData1 .signals.values，'-r'）>>栅格上的>>标题（'Scope1输出波形'）>> xlabel（'时间/秒'）>> ylabel（'振幅/伏特'）您可以获得重新绘制的示波器输出波形如图6-5所示. 图6-4 Scope1属性页图6-5命令行绘制的Scope1输出波形从图6-5中，您可以看到Scope1输出波形基本上是标准的正弦波具有一个周期为0.02S，频率为50Hz. 从图6-1可以看出，Display显示器的有效值为220.2V，基本满足设计要求.

7经验和经验本课程设计首先使我了解到PWM逆变器的每个功能模块可以有不同的设计方案，每种方案都有其特点和适用范围. 在主题设计的过程中，我加深了对DC-DC，逆变器电路，PWM控制等知识点的理解和掌握. 该课程设计还全面地应用了许多以前的知识. 只有全面的应用程序才能完成课程设计. 同时，此设计还很好地回顾了其他知识. 其中，以MATLAB仿真，电力电子技术等为重点. 在未来的学习中，我将发挥积极进取的精神，将知识与实践相结合，努力掌握MATLAB的使用，并巩固所学到的电力电子技术和模拟电的知识. 意识很深，如果您不了解问题，则应首先查找材料以阅读相关书籍. 利用自己的能力解决遇到的问题. 通过本课程设计，我了解到理论与实践的结合非常重要. 仅理论知识是不够的. 只有将学到的理论知识与实践相结合，才能从理论上得出结论并加以完善. 自己的实践能力和独立思考的能力. 通过课程设计，我们可以在完成经典理论知识的学习后立即学习并应用实践知识，从而可以更加牢固地掌握我们的知识，同时，我们也激发了我们的创新思想. 我在设计过程中也遇到了很多问题. 当我一开始遇到这个问题时，我不知道从哪里开始，但是经过仔细的分析，我将一个大问题变成了几个小问题，并一一解决了. 报告.

此课程设计增强了我工作，思考和解决问题的能力. 同时，我发天军，谢文涛，吕正宇. 基于PWM逆变器的LC滤波器[J]. 机电工程学报，2007年5月，24（5）: 50-52. [6]穆罕默德·拉希德（Muhammad H.Rashid）. 电力电子手册[M]. 佛罗里达: 学术出版社，2001年.

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