PWM_逆变器的设计与仿真

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1、.《现代电力电子技术》课程报告PWM逆变器的设计与仿真姓名：王多睿学号：107551300869学科专业：控制科学与工程年级：2013学期：2013/2014学年第二学期完成时间：2014年6月30日综合评语成绩学分任课教师评卷时间..PWM逆变器的设计与仿真王多睿摘要：随着电力电子技术，计算机技术，自动控制技术的迅速发展，PWM技术得到了迅速发展，SPWM正弦脉宽调制这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列有点，是一种比较好的波形改善法。它的出现对中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。SPWM技

2、术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。因此，研究SPWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大.本篇论文以IGBT构成的逆变电路为基础，讨论PWM波的产生原理及不同的控制方法，并借助著名的科学计算软件MATLAB/Simulink，对PWM逆变电路进行仿真设计，并进行结果分析。关键词：PWMSPWM逆变MATLAB/Simulink..1.引言20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使电能可以交换和控制，生产了现在各种高效节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输等提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生活发生了巨大的变化。但是在电力电子技术中有

3、关电能的变换与控制过程，内容大多涉及电力电子技术各种装置的分析与大量计算，电能变换的波形分析，测量与绘图等，随着晶闸管所处状态的不同，系统的参数形式也不同，因而传统的计算机语言编程仿真程序冗长，可读性差，调试费时，大量的时间花在矩阵处理和图形的生成分析等繁琐易错的细节上，而这些工作特别适合MATLAB的使用。MATLAB运算功能强大，计算准确又快捷；同时MATLAB提供的动态仿真工具SIMULINK可直接建立电路仿真参数，并且可以立即得到参数修改后的仿真结果，直观性强，省去了编程步骤，实体图形化模型的仿真简单，方便，能节省设计时间与降低成本。MATLAB绘制的图形尤其准确，清晰，精美。电力电

4、子技术领域通常利用MATLAB中的SIMULINK其中的电气系统模块库（PowerSystemBlockser）建立电力电子装置的简化模型并进行控制器的设计和仿真。现如今，逆变器的应用非常广泛，在已有的各种电源中，蓄电池，、干电池、天阳能电池都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变。另外，交流电机调速变频，感应加热电源等使用广泛的电力电子设备，都是以逆变电路为核心。本次设计利用MATLAB仿真软件PWM逆变电路进行仿真分析，并得出正确的仿真结果，而且改变了参数从而进行比较，更能清晰的了解PWM逆变器的工作原理及影响其工作特性的因素，从而达到学习的目的。..2.PWM的工作原理

5、介绍2.1理论基础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。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。2-1-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲2.1.1面积等效原理分别将如图2-1-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2-1-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2-1-2b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级

6、数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。上述原理可以称为面积等效原理，它是PWM控制技术的重要理论基础。下面分析用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。图2-1-3可以看到把半波分成N等份，就可以把正弦半波看成N个彼此相连的脉冲序列组成的波形，然后把脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使它们面积相等，就可以得到脉冲序列。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是

7、等效的。2-1-2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形..2-1-3用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。2.2PWM逆变电路及其控制方法目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM技术。逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。PWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的几乎都是电压型。2.2.1计算法根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔