直流斩波的matlab仿真研究

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1、直流斩波的MATLAB仿真研究收藏此信息打印该信息添加：刘宗富来源：未知 1引言这篇文章是在思考pwm问题时写下的，涉及的问题很多，特别是spwm和svpwm的文章很多，很流行，突然说有问题，而且是理论上的问题，不一定为大家所接受。作者不想讨论spwm和svpwm方法的缺点，只想提出自己的想法。作者分析，都是直流斩波，所以从直流斩波开始，先讨论简单的h桥pwm，第一步给定目标函数，例如正弦电压波，然后是给定量化的阶梯波，步数多对称性好当然好，但有时受到条件的限制。直流斩波，是脉宽调制，不是脉幅调制，所以有了脉宽波的排列问题。我们希望电流正弦，所以不管电压的脉

2、宽排列多么合理，如果电流的毛刺过大，还是达不到目的。这正是spwm或svpwm方法的主要问题。解决电流毛刺问题是电压给定，特别是低速时的电压给定很难解决的问题，所以一般在低速时采用电流闭环。电流闭环下的电流给定，有一系列想象不到的优点，有可能完全取代电压给定。当然，电流给定也有一个巨大弱点，那就是有时候不知道该给多大电流。总之，这是一个新问题，需要说明的问题很多，在这里，作者是用仿真来回答问题。2直流变压直流变压在电力电子的支撑下变得简单易行了，让我们总结一下直流斩波的工作原理，虽然很简单，但却是主要的理论基础。直流变压，是将一个恒定的直流电压ed，利用电力

3、电子器件的斩波作用，斩成大小可以调节的另一个直流电压e。斩波时间t根据igbt的使用条件一般选在400μs左右。图1示直流变压的原理电路图。ed=100v，通过igbt的斩波，在阻抗z上产生0~100v可调的直流电压e。图1直流变压原理电路图根据图1，在igbt导通t=1.98ms的时间内，阻抗z上的电压是ed=100v，当igbt关断t-t=1.32ms的时间内，由于二极管d的续流作用，阻抗z被短路，得到的外加电压等于零。所以每次斩波在阻抗z上产生的平均电压e为:e=ed×t/t(1)注意，这里e是平均值，如果看电压，波动很大，但如果看产生的电流，由于斩波

4、时间t=3.3ms，时间很短，所以在电感的阻尼作用下和平均值十分接近。空载和纯电阻不属于我们讨论的范围。图2igbt的直流震波器利用图2进行matlab仿真，r=10ω，l=60mh，斩波时间t=3.3ms。为了说明两个重要概念，我们给出两种情况进行对比。(1)e=100v，导通比60%，即1.98ms，平均电流为6a，但仿真结果是(6.7+5.6)/2=6.15a。(2)e=200v，导通比30%，即0.99ms，平均电流为6a，但仿真结果是(7.3+4.9)/2=6.1a。很明显，电压e取得太高，虽然平均电流基本相等，但电流的波动从1.1a增加到2.4a

5、，所以，希望电流的纹波不要太大，第一，导通比不能取得太小;第二，e的值应尽可能和输出电压接近，这两个概念十分重要。仿真证明二极管的嵌位阻容十分重要，它能将两倍的电压尖峰减小得接近为零。3h桥逆变器h桥逆变器是一种流行的直流变交流结构，图3示由igbt构成的h桥逆变器，我们讨论它的斩波方法。图3h桥逆变器的仿真电路图3.1单极性斩波单极性斩波亦即取ed和0两种状态进行斩波，和直流变压一样。在图3中ap和bn同时导通，代表阻抗z上的电压vab为正，bp和an同时导通代表阻抗z上的电压为负，ap和bp同时导通，或者an和bn同时导通，阻抗被短路，电压为零。图3中，

6、subsystem是igbt和逆导二极管的组合。我们规定环形分配器的步数b=12，步进角为30°。为了方便，电压和斩波时间都采用标幺值，在表1中tap代表ap管的导通时间，tan代表an管的导通时间，其余类推。根据表1可以编制各个管子的开关时间(以秒计)。规定斩波时间，则管子bn的导通时间为:注意，为了方便所有时间都去掉了。其中a=1代表触发脉冲为正，管子bn导通。管子bn的触发脉冲的宽度为:b=2.3;2.3;4.1等等。脉宽对4.8是对称的。a=-1代表触发脉冲为负，管子bn关闭。由于bn和bp两个管子需要互锁，把死区时间规定为0.2×10-4s，亦即2

7、0μs。同理得管子an触发脉冲的发生时间tan为:tan=0，30，30.2，32.5，32.7，35，35.2，39.3，39.5，40，40.2，45，45.2，45.7，45.9，50，50.2，52.5，52.7，55，55.2，60。与之对应的触发脉冲列为:a=-1，-1，1，1，-1，-1，1，1，-1，-1，1，1，-1，-1，1，1，-1，-1，1，1，-1，-1。管子an的脉冲宽度为:b=30，2.3，2.3，2.3，4.1，0.5，4.8，0.5，4.1，2.3，2.3，4.8。其余类推。使用上面的脉冲列对图3的结构图进行仿真，得到了很好

8、的交流电流波形。它的交流周期为，相当于167hz。如