單相逆變器spwm調(diào)制技術(shù)的仿真(編輯修改稿)
2025-08-09 21:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 沖來代替一個(gè)正弦半波。把正弦半波分成 N 等分，就可以把正弦半波看成由 N 個(gè)彼此相連的脈沖序列所組成的波形。如果把這些脈沖序列用相同數(shù)量的等幅不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，就可得到圖 2 所示的脈沖序列，這就是 PWM 波形。像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形，也稱為 SPWM 波。SPWM 調(diào)制技術(shù)才孕育而生。O ?tUdUd圖 3 單極性 SPWM 控制方式波形上圖所示的波形稱為單極性 SPWM 波形，根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為圖 3 中所示的 PWM 波，這種波形稱為雙極性 SPWM 波形，而且這種方式在實(shí)際應(yīng)用中更為廣泛。華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 10 O ?tUdUd圖 4 雙極性 SPWM 控制方式波形 SPWM 控制方式(a)SPWM 包括單極性和雙極性兩種調(diào)制方法，（1）如果在正弦調(diào)制波的半個(gè)周期內(nèi)，三角載波只在正或負(fù)的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的 SPWM 波也只處于一個(gè)極性的范圍內(nèi)，叫做單極性控制方式。（2）如果在正弦調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)，三角載波在正負(fù)極性之間連續(xù)變化，則 SPWM 波也是在正負(fù)之間變化，叫做雙極性控制方式。(b)單極性SPWM法 (1)調(diào)制波和載波：曲線②是正弦調(diào)制波，其周期決定于需要的調(diào)頻比kf，振幅值決定于 ku,曲線①是采用等腰三角波的載波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，等于 ku=1 時(shí)正弦調(diào)制波的振幅值，每半周期內(nèi)所有三角波的極性均相同(即單極性)。 調(diào)制波和載波的交點(diǎn)，決定了 SPWM 脈沖系列的寬度和脈沖音的間隔寬度，每半周期內(nèi)的脈沖系列也是單極性的。 (2)單極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：每半個(gè)周期內(nèi)，逆變橋同一橋臂的兩個(gè)逆變器件中，只有一個(gè)器件按脈沖系列的規(guī)律時(shí)通時(shí)通時(shí)斷地工作，另一個(gè)完全截止；而在另半個(gè)周期內(nèi)，兩個(gè)器件的工況正好相反，流經(jīng)負(fù)載 ZL 的便是正、負(fù)交替的交變電流。 (c)雙極性SPWM法 (1)調(diào)制波和載波： 華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 11 調(diào)制波仍為正弦波，其周期決定于kf，振幅決定于ku,中曲線①，載波為雙極性的等腰三角波，其周期決定于載波頻率，振幅不變，與ku=1時(shí)正弦波的振幅值相等。 調(diào)制波與載波的交點(diǎn)決定了逆變橋輸出相電壓的脈沖系列，此脈沖系列也是雙極性的，但是，由相電壓合成為線電壓(uab=uaub。ubc=ubuc。uca=ucua)時(shí)，所得到的線電壓脈沖系列卻是單極性的。 (2)雙極性調(diào)制的工作特點(diǎn)：逆變橋在工作時(shí)，同一橋臂的兩個(gè)逆變器件總是按相電壓脈沖系列的規(guī)律交替地導(dǎo)通和關(guān)斷，毫不停息，而流過負(fù)載ZL的是按線電壓規(guī)律變化的交變電流。 圖 5 單極性 PWM 控制方式圖 6 雙極性 PWM 控制方式華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 12 Discrete,Ts = 1e006 s.powerguigAB+Universal BridgeDJXPWMSubsystemSeries RLC BranchScope2MultimeterDC Voltage Sourcei+ Current Measurement? 其中：載波比——載波頻率 fc 與調(diào)制信號(hào)頻率 fr 之比 N，既 N = fc / fr 調(diào)制度――調(diào)制波幅值 Ar 與載波幅值 Ac 之比，即 Ma＝Ar/Ac同步調(diào)制——N 等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步。? 基本同步調(diào)制方式，fr 變化時(shí) N 不變，信號(hào)波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定；? 三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取 N 為 3 的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱；? 為使一相的 PWM 波正負(fù)半周鏡對(duì)稱，N 應(yīng)取奇數(shù)；? fr 很低時(shí)，fc 也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除；? fr 很高時(shí)，fc 會(huì)過高，使開關(guān)器件難以承受。異步調(diào)制***——載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式。? 通常保持 fc 固定不變，當(dāng) fr 變化時(shí)，載波比 N 是變化的；? 在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM 波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后 1/4 周期的脈沖也不對(duì)稱；? 當(dāng) fr 較低時(shí)，N 較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較??；? 當(dāng) fr 增高時(shí)，N 減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM 脈沖不對(duì)稱的影響就變大。 單相逆變器 SPWM 調(diào)制電路的 Simulink 模型 單極性 SPWM 仿真的模型圖華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 13 Discrete,Ts = 1e005 s.powerguigAB+Universal BridgeOut1SubsystemScopeRL2Multimeteri+ IDC V 1Out1Product1ProductNOTLogicalOperator2*pi*fGaindoubleData Type Conversion11Constant1mConstantClockAddsin 9 8 7 6= 5boolean 4 3boolean 2 1boolean 圖 7 單極性 SPWM 仿真的主電路 圖 8 單極性 SPWM 仿真的觸發(fā)脈沖電路 雙極性 SPWM 仿真的模型圖 圖 9 雙極性 SPWM 仿真主電路華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 14 1Out1sinTrigonometricFunction RepeatingSequence=RelationalOperatorProductNOTLogicalOperator2*pi*fsGain doubleData Type Conversion1mConstantClock 圖 10 雙極性 SPWM 仿真的觸發(fā)脈沖電路 模型參數(shù)的設(shè)定模型仿真圖及其分析 單極性 SPWM 仿真 （1）頻率為 50hz；載波比為 15；調(diào)制深度為 仿真分析華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì) 15 0 0100 Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 2 cyclesTime (s)0
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