电力电子课程设计-基于PWM过程控制的三相逆变电路建模与仿真

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1、CHANGZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGY课程设计说明书课程设计名称：电力电子技术题目：基于PWM控制的三相逆变电路建模与仿真二级学院（直属学部）：电气与光电工程学院专业：新能源科学与工程班级：14能源二学生姓名：学号：指导教师：职称：讲师2017年2月28日-16-电力电子课程设计任务书二级学院：电气与光电工程学院班级：14能源二组号：专业：新能源科学与工程指导教师：职称：讲师课题名称基于PWM控制的三相逆变电路建模与仿真课题内容及指标要求课题内容：1、根据设计要求完成基于IGBT模块的PWM三相逆变主电路建模；2、根据设计要求完成基于SPWM载波调制方式的控制模

2、块建模；3、根据设计要求完成基于电流滞环控制方式的控制模块建模；4、在两种不同控制模式下分别进行逆变电路的仿真，并对输出波形进行分析；5、仿真软件采用MATLAB/SINMULINK模块。指标要求：1、输入直流电压可调110V；2、载波调制中采用三角波载波，并对其参数进行设置载波比3；调制比0.664；3、电流滞环环节的滞环上下限0.2；指令电流8A4、负载电阻负载为1，电感负载8mH；5、要求两种方式下输出电流接近正弦波，并用FFT模块进行分析中各种谐波含量。进程安排第1-2天阅读教材课程设计指导书，熟悉设计要求和设计方法，理论学习和熟悉PWM控制的基本原理；第3天搭建三相PWM逆

3、变电路主电路模型；第4-5天构建基于载波调制的控制模块，并进行系统仿真调试；第6-7天构建基于电流滞环的控制模块，并进行系统仿真调试；第8-9天分析仿真波形，撰写课程设计说明书；第10天完善设计并答辩。起止日期2017年2月20日—2017年3月3日-16-目录一、课题背景-4-1.1课题的意义-4-1.2PWM三相逆变电路的工作原理-4-1.3载波调制技术原理-6-1.4电流滞环控制技术原理-6-二、课题设计要求-7-三、课题设计方案-8-3.1系统的组成-8-3.2主电路的设计-8-3.3载波调制控制仿真电路的设计-8-3.4电流滞环控制仿真电路的设计-8-四、仿真结果-9-4.

4、1基于载波调制逆变电路仿真-9-4.2基于电流滞环控制逆变电路仿真-9-五、总结-10-六、参考文献-11-七、附录-12--16-一、课题背景1.1课题的意义PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较，产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍占主导地位,并一直是人们研究的热点。 由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点，由此在交流传动乃至其它能量变换系统中得到广泛应用。正弦PWM已为人们所熟知，而旨在改善输出电压

5、、电流波形，降低电源系统谐波的多重PWM技术在大功率变频器中有其独特的优势。随着电力电子技术的发展，特别是可关断晶闸管GT0，电力晶体管GTR，绝缘门极晶体管IGBT，MOS晶闸管及MTC等具有自关断能力全控功率元件的发展，再加上控制单元也从分离元件发展到大规模数字集成电路及采用微机控制，从而使变频装置的快速性，可靠性及经济性不断提高，变频调速系统的性能也得到不断完善。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（S

6、VPWM）。 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正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，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。它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。SPWM技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。1.2PWM三相逆变电路的工作原理 PWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲。按一定的规

7、则对各脉冲的宽度进行调制，既可-16-改变逆变电路输出电压的大小，也可改变逆变输出频率。 要改变等效输出正弦波幅值时，只要按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。PWM三相逆变电路工作原理有二，其一，面积等效原理；其二，用PWM波代替正弦半波。面积等效原理：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。冲量即指窄脉冲的面积，效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同，形状不同而冲量相同的各种窄脉冲如图1-1所示。如果把各输出波形用傅