【導(dǎo)讀】優(yōu)點，是一種比較好的波形改善法。它的出現(xiàn)為中小型逆變器的發(fā)展起了重要的推動作用。SPWM技術(shù)成為目前應(yīng)用最為廣泛的逆變用PWM技術(shù)。因此，研究SPWM逆變器的基本工作原理。和作用特性意義十分重大。本論文介紹了三相SPWM調(diào)制技術(shù)和逆變器的工作原理，仿真電路及matlab仿真。還給出了用此逆變器構(gòu)成的三相交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)，并對仿真結(jié)果進行分析。

　　

【正文】 09041,41 m inm in ???? 。以下各段依此類推，可得表 314各行的數(shù)據(jù)。 分段同步調(diào)制雖然比較麻煩，但在微電子技術(shù)迅速發(fā)展的今天，這種調(diào)制方式是很容易實現(xiàn)的 21 4 SPWM 交流調(diào)速系統(tǒng)的 Simulink 建模與仿真電路 交流電機 SPWM自然采樣法 Simulink 仿真設(shè)計 首先建立交流電機 SPWM自然采樣法的 Simulink仿真模型，如圖 41所示。 圖中 f 為交流電機恒壓頻比調(diào)速的給定頻率信號， 0— 1 的數(shù)值表示對應(yīng)交流電機的0— 50Hz的給定輸入。 Constant1可設(shè)置低頻電壓補償數(shù)值（以額定電壓的百分?jǐn)?shù)值表示）， 表示低頻補償電壓為額定電壓的 10%。 Saturation為飽和度模塊：是對信號進行上下限定。 Gain2為增益模塊設(shè)定值為 314，即正弦交流信號頻率為 50Hz。 三相 SPWM 電路的各個模塊電路 波形發(fā)生電路 圖 42 SPWM 脈沖生成子系統(tǒng) 圖 41 SPWM 電機控制 Simulink 仿真模型 Fig41. Simulation model SPWM Control for Ac Motor 22 其中 pu為調(diào)制波角頻率給定輸入。 m為調(diào)制幅值信號給定輸入。 Clock為時鐘信號，用來提供當(dāng)前仿真時間 。 功能函數(shù) F、 F F2用來生成正弦調(diào)制波信號，表達式如下： Fun: ]2[*])1[co s( uuy ? Fun1: ]2[*)0 9 4 ]1[c o s ( uuy ?? Fun2: ]2[*)0 9 4 ]1[c o s ( uuy ?? SFunction 模塊用于生成載波（三角波），三角波參數(shù)設(shè)置對話框如圖 43 所示，在“ SFunction parameters”文本框中設(shè)置參數(shù)為“ ,1000”（分別表示三角波的幅值和頻率）。 圖 43 生成三角波的 SFunction 模塊參數(shù)設(shè)置對話框 生成三角波的 S函數(shù)源文件如下： function [sys,x0,str,ts] = sfuntmpl(t,x,u,flag,A,Freq) %輸入?yún)?shù) A為三角波幅值， Freq為三角波頻率 switch flag, case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes。 case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u)。 case 2, sys=mdlUpdate(t,x,u)。 case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u,A,Freq)。%因 mdlOutputs函數(shù)部分將用到附加參數(shù) A和 freq，所以在輸入?yún)?shù)列表應(yīng)添加該參數(shù) case 4, sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)。 23 case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u)。 otherwise error([39。Unhandled flag = 39。,num2str(flag)])。 end function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes sizes = simsizes。 = 0。 = 0。 = 1。 = 1。 = 1。 = 1。 % 只有一種采樣時間 sys = simsizes(sizes)。 x0 = []。 str = []。 % initialize the array of sample times ts = [0 0]。 function sys=mdlDerivatives(t,x,u) sys = []。 function sys=mdlUpdate(t,x,u) sys = []。 function sys=mdlOutputs(t,x,u,A,Freq) %直接在輸出函數(shù)部分編寫生成三角波源代碼 T=1/Freq。 %求三角波周期 m=rem(u,T)。 %u為外部輸入時間信息， rem求余函數(shù) K=floor(u/T)。 %floor為向零取整 r=4*A*Freq。 c=T/2。 if ((m=0)amp。(mc)) sys =r*(u(K+)*T)。 elseif ((m=c)amp。(m=T)) sys=[r*(u(K+)*T)]。 else sys=A。 end function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime =1。 % 采樣周期為 1秒 sys = t + sampleTime。 function sys=mdlTerminate(t,x,u) sys = []。 % 仿真結(jié)束 24 本設(shè)計的逆變電路用 Switch 開關(guān)替換 IGBT全橋逆變電路，一個 Switch 開關(guān)代替兩個 IGBT 管子，在加上兩個 constant 模塊， 1 和 1 表示兩個高低電平，當(dāng)前面調(diào)制波和載波疊加的信號通過Switch 開關(guān)時，信號的正負不同時，控制著開關(guān)的通斷。 圖 44 SPWM 逆變電路 其中 Switch 的參數(shù)設(shè)定如圖 45 所示 switch 是一個三輸入模塊，三個輸入和一個輸出， u1， u3 輸入項為實際輸入， u2 輸入項是用于判斷使用的控制輸入，模塊中 threshould 為切換判定給定值。switch 的參數(shù)設(shè)定為 u2=threshold,作用是當(dāng)開關(guān)輸入端大于臨界值時，輸出第一個輸入端而來的信號（也就是接正電平端），否則，輸出第三個輸入端而來的信號（也就是接低電平端）。高電平保持到下一個焦點，反相（變負），再保持到下一個焦點，反相（變正），再保持 圖 45 switch 參數(shù)設(shè)定 到下一個焦點，反相（變負） …… 另外逆變器出來的波形如圖 46 所示： 圖 46 逆變器后的矩形波 如圖 47 SPWM 波形 本系統(tǒng) 采用雙極性 SPWM 法，其控制采用自然采樣法， 其方法就是尋找正負對稱的三角載波和正負對稱的正弦波的交點作為三個 switch 開關(guān)的通斷值（其 switch 出來的波形效果可 25 完全等效于其 IGBT 搭建的逆變器的波形），以確定 SPWM的脈沖寬度，得到一系列的等高不等寬的脈沖序列（也就是等效出來的矩形波）。 當(dāng)三個 switch 管子出來的矩形波每兩個疊加，就可以得到脈沖寬度按正弦規(guī)律變化和正弦波等效的 SPWM 波形。 SPWM 波形如圖 47 所示。 SIMULINK 環(huán)境下環(huán)境下三相異步電機模型的實現(xiàn) 數(shù)學(xué) 模型 異步電動機靜止兩相正交坐標(biāo)系中的電壓方程 【 1， 2】 為（ 1）式： )1(00000000000000??????????????????????????????????????????????????????????????????????rdrqrrssrrssrrssrrssdtdiiiiRRRRuuuu???????????????????? 式中 ?su ， ?su ， ?ru ， ?ru ?? 坐標(biāo)系定子和轉(zhuǎn)子相電壓的瞬時值； ?si ， ?si ， ?ri ， ?ri ??坐標(biāo)系定子和轉(zhuǎn)子相電流的瞬時值； ??s ， ??s ， ??r ， ??r ?? 坐標(biāo)系定子和轉(zhuǎn)子繞組的磁鏈； sR ， rR 定子和轉(zhuǎn)子繞組電阻； ? 電機轉(zhuǎn)速。磁鏈方程 為（ 2）式： )2(00000000?????????????????????????????????????????????????????rrssrmrmmsmsrrssiiiiLLLLLLLL 式中 mL ?? 坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感； sL ?? 坐標(biāo)系定子等效兩相繞組間的自感； rL ?? 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)子等效兩相繞組間的自感。轉(zhuǎn)矩方程 為（ 3）式 ： )3()( ???? ?? rsrsr mpe iiLLnT ?? 式中 eT 電磁轉(zhuǎn)矩； pn 磁極對數(shù)。以 rsi ?? ?? 為狀態(tài)變量 ?? 坐標(biāo)系中的狀態(tài)方程 為（ 4）式 ： )4(11)(2222222????????????????????????????????????sssrsmrrsrrsmrrrsmssssrsmrrsrrsmrrrsmssrmrrrrsrmrrrrLprsrsrmpLuiLLLRLRLLLTLLLdtdiLuiLLLRLRLLLTLLLdtdiiTLTdtdiTLTdtdTJniiJLLndtd??????????????????????????????????????????????? 式中 rT 轉(zhuǎn)子電磁時間常數(shù)，rrr RLT? ； ? 電動機漏磁系數(shù)，rmmLLL21??? ； LT 包括摩擦阻轉(zhuǎn)矩的負載轉(zhuǎn)矩；J 機組的轉(zhuǎn)動慣量；其中，狀態(tài)變量 ? ?Tssrr iiX ???? ???? SIMULINK模型 26 根據(jù)狀態(tài)方程，利用 MATLAB/SIMULINK基本模塊建立αβ坐標(biāo)系異步電動機仿真模型，如圖 48所示，同時對其進行封裝。 SIMULINK環(huán)境下電機的控制與實現(xiàn) 坐標(biāo)變換數(shù)學(xué)模型 三相坐標(biāo)系變換到兩相正交坐標(biāo)系的變換及兩相坐標(biāo)系變換到三相正交坐標(biāo)系的變換分別為式（ 5）和（ 6）。 )5(232302121132????????????????????????????????CBAuuuuu?? )6(232123210132??????????????????????????????????????iiiiiCBA 利用上兩式很容易實現(xiàn)模型搭建并封裝。 異步電機控制仿真模型 將前面封裝好的電機模型、 3/2坐標(biāo)變換及 2/3坐標(biāo)變換模型搭建在一起可組成電機控制模型，如圖 ACM即為封裝后的電機模型， 3/2transform與 2/3transform分別是封裝后的 3/2坐標(biāo)變換及 2/3坐標(biāo)變換模型