【正文】 電 LM311 異步調(diào)制后，產(chǎn)生一系列等幅，不等寬的矩形波 Um，即 SPWM 波。 PWM 波，再經(jīng)觸發(fā)器 CD4528延時后，得到兩路相位相差 180 度并帶一定死區(qū)范圍的兩路 SPWM1 和 SPWM2波，作為主電路中兩對開關管 IGBT 的控制信號。為避免兩對器件同時導通，需要在兩對器件的開關狀態(tài) 時 切換時設置死區(qū)，確保先斷后通。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CD4528BC簡介： 圖 39 CD4528BC 芯片引腳圖及內(nèi)部原理圖 ICL8038芯片簡介 ： 集成函數(shù)發(fā)生器 8038 工作原理：函數(shù)發(fā)生器是一種可以同時產(chǎn)生方波、三角波和鋸齒波的專用集成電路。在 本 設計 的控制電路中共使用了兩片 8038 芯片，其中一片 8038 產(chǎn)生正弦調(diào)制波 Ur，另一片用以產(chǎn)生三角載波 Uc。 （ 2） 輸出 的正弦波 具有低于 1%的 失真度 。 （ 4）輸出 頻率的 范圍 為 ～ 1MHz；工作變化 的 周期寬。 （ 6）電平 的 輸出范圍 較高 ；從 TTL 電平 到 28V。 （ 8） 方便 使用， 對于 外部條件 很少 。將 單相 220V、50Hz 交流電源經(jīng)單相不可控整流環(huán)節(jié)，進行 LC 濾波后即為中間直流環(huán)節(jié)。比較純電阻負載與電阻電感負載對輸出信號的影響。 MATLAB 早期主要用于控制系統(tǒng)的仿真，經(jīng)過不斷地擴展已經(jīng)成為包含通信電氣工程優(yōu)化控制等諸多領域的科學計算軟件，可以用于電力電子電路和電力拖動控制系統(tǒng)的仿真。 首先， MATLAB 的運算能力非常 強大，它 所 提供的向量 、復數(shù) 和符號運算、常微方程中的數(shù)值積分運算等， 都是 大量存在于交流電的可控整流、無源逆變以及直流電的有源逆變里，比如說對 整流輸出 的直流平均值、有效值和電路功率的因數(shù) 、 控制角、導通角以及 最小逆變角的計算等 相關的 課題， 使 用 MATLAB運算簡單快捷而又精確 。這樣的將 實體圖形化 的仿真模型的仿真更加簡單與便捷 、 更 節(jié)省設計制作 的時間和成本 。坐標 的體系健全，線性種類 豐富 多彩 ， MATLAB 仿真的圖形特別準確和精良，能夠簡潔的來對電路的工作原理進行研究和 分析。 MATLAB（ Simulink） 簡介 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具，是一種基于 MATLAB 的第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 17 框圖設計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、方 針和分析的一個軟件包被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink 提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口（ GUI），這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以 馬上看到模型系統(tǒng) 的 結(jié)果。對 于各類模型系統(tǒng)，比如通訊、控制、信號處理以及視頻圖像處理系統(tǒng)， Simulink 中用 了交互式 的圖形化環(huán)境與 可定制 的模塊庫來進行設計與仿真、運行與測試 。 Simulink是 MATLAB 中緊密的環(huán)，能夠任意 訪問 MATLAB 中大部分 的 仿真工具來進行仿真的分析 、研發(fā)、創(chuàng)建 批 量的執(zhí)行腳本 、 定制 建模 的環(huán)境和定義信號的參數(shù)以及數(shù)據(jù)測試 [16]。 （ 2）使用語句“ I=imread（ ） ”讀入圖像，注意這里需要擴展名“ .bmp”。 （ 4）可以點擊“新建”按鈕，顯示“ New Mfile” 建立新 m文件，可在該文件中輸入程序，然后保存該文件。 創(chuàng)建簡單的 Simulink的模型： 啟動 Simulink：命令 窗中輸入 Simulink；點擊工具欄中的按鈕。 根據(jù)具體問題建立數(shù)學模型。仿真過程用示波器（ Scope）來反映。 連線 （特別注意端點的連接、分點的連接（右鍵）、信號線的移動、信號線的標簽（單左選中目標線），移開后雙左）等） 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 18 模塊參數(shù)的設置。數(shù)學輸出先雙擊示波器，對示波器設置然后仿真運行。 MATLAB的仿真 本次設計仿真用 MATLAB 仿真，采 用示波器觀察整流和逆變的輸出波形圖，從而評估整個系統(tǒng)的功能。再進入 PWM 逆變，又一次 LC 濾波后，形成所需的交流信號，驗證電路設計的可行性。 圖 41 仿真電路圖 仿真模型使用模塊及參數(shù)設置 仿真模塊的提取路徑 PWM 發(fā)生器模塊： Simulink\Simpower Systems\Power Electronics\Discrete Control Blocks\Discrete PWM Generator 信號終結(jié)模塊 Terminator Simulink\Commonly Used Blocks\Terminator 示波器 Simulink\Sinks\Scope 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 19 逆變模塊 Simulink\Simpower Systems\Power Electronics\University Bridge 不可控整流橋模塊 也同樣是 Simulink\Simpower Systems\Power Electronics\University Bridge,但是參數(shù)需要修改。 交流電源參數(shù)設置 如圖 42 所示。 L1 參數(shù)設置如圖 43 所示。 L2 參數(shù)設置如圖 44 所示。 C1 參數(shù)設置如圖 45 所示。 C2 參數(shù)設置如圖 46 所示。 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 22 圖 47 Universal bridge 參數(shù)設置 模擬仿真時間以及算法的設置如圖 48 所示，設置仿真時間為 ，算法為 ode45。若在觸發(fā)角 ? 處給 VT1和 VT4加觸發(fā)脈沖， VT1和 VT4即導通，電流從電源 ? 端經(jīng) VT R、 VT4 流回電源另一端。晶匣管承受的最大正向電壓和最大反向電壓的值分別為 * 2 u2和 2 u2。并且按照 此種規(guī)律循環(huán)往復的工作下去，在此種原理規(guī)律下可以計算出以下公式（ 41） 。整流與濾波兩信 號的MATLAB 仿真波形記錄如下圖 48 所示。 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 24 逆變輸出電壓與仿真 電壓型全橋逆變電路的原理圖在上章的基礎電路中已經(jīng)給出，它共有四個橋臂，可以看成是由兩個半橋電路組合而成。 t . . . )s in51ts in31ts in(4 d0 ???? ??? UU (42) 其中，基波的 幅值 U01m和基波有效值 U01分別為公式 4 44 所示。其參數(shù)設置如下圖 49 所示。通過載波與信號波能否同步以及載波比 變化 的 情況， PWM 的調(diào)制方法能夠分成異步調(diào)制與 同步調(diào)制兩種 方法。載波的信號與調(diào)制 的信號沒有維持 同步的調(diào)制方法 叫做異步調(diào)制。于此同時，于 信號波的半 個周期 以 內(nèi)， PWM 波 脈沖 的 個數(shù)不 是 固定不變的，相位也不是 固定 不變的，正負半周的脈沖就不會 對稱 ，半周期 以 內(nèi) 四分之一 的 周期脈沖也不是 對稱 的 。若信號波的頻率增大 ，載波比 N 減小，一周期內(nèi)脈沖數(shù)減小， PWM脈沖不對 稱的影響就 會 變大，有 的 時 候信號波的微小改變 還會產(chǎn)生 PWM 脈沖的跳動。因此，在采用異步調(diào)制方式的時候，采用較高的載波頻率，以使得信號頻率較高時仍能保持較大的載波比，輸出波形更可能接近正弦波 。 占空比的大小在 01 之間，一般設置為 逆變輸出電壓波形如圖 410 所示。這里邊所說的效果大致 相同， 也就是 指 在 環(huán)節(jié) 上 輸出 的 相應 的波形大致 相同?？梢钥闯?，各 個脈沖的幅值相同，但是寬度卻是根據(jù) 正弦 波的規(guī)律變化的。 正弦波的負半周，也 同樣能夠用此 方法 獲得 PWM 波形。 圖 49 中設置的輸出的信號波的頻率為 50Hz，由圖 410 可知輸出電壓的正弦周期為 ，頻率即為 50Hz，與分析的 理論值一致，可得，此交流變頻仿真得到了正確的結(jié)果，仿真系統(tǒng)可行。 圖 411 逆變?yōu)V波輸出波形 負載對波形的影響 研究不同種類的負載對輸出波形的影響，主要比較純電阻負載和電阻電感負載（阻感）的波形。 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 27 圖 412 PWM 逆變仿真電路 純電阻負載： 負載參數(shù)設置如圖 413 所示，設置 R=100? 。 第 4 章 MATLAB 的仿真與分析 28 圖 414 純電阻負載電流電壓輸出波形 電阻電感負載 負載參數(shù)設置如圖 415 所示。 圖 415 阻感負載參數(shù)設置 此時輸出電流電壓波形如圖 416 所示。因此可以得出負載類型的不同可以影響電流與電壓的相位。這個環(huán)節(jié) 結(jié)構 相對簡單、運行可靠， 性能 也符合設計的需求。由于中間直流環(huán)節(jié)為電容濾波，因此選用電壓型逆變電路。 PWM 控制 方式在逆變電路里應用最為寬泛，現(xiàn)在技術 中小功 率的逆變 都 大多都選 用 PWM 控制的方式 。 PWM 的控制的方式能夠分成三種，也就是計算法、調(diào)制法以及跟蹤控制法。本設計為 單相橋式 逆變電路既能夠選用單極性調(diào)制，又能夠選用雙極性調(diào)制。選用雙極性 PWM 調(diào)制技方式的 時 候，是把希望得到的正弦輸出波形當作 信號波，而用三角波當作載波，把信號波和載波來 比較，在兩波相交的 時刻控制各 個 開關的通斷。 因為如今的科學技術的發(fā)展已然沒有學科間的締結(jié) ， 集合 現(xiàn)代 的控制 思想 理論或者實現(xiàn)沒有 諧振 的軟開關技術即將 會 變成 PWM 控制方式發(fā)展的重要 方向之一。首先謝 謝我的家人 們，你們 對我大學 這 四年 來學習的背后 支持； 其次謝 謝我的母校 ，你 給了我在大學四年良好學習 的平臺 ，讓我能 夠不斷地 提高 自己 ； 最后 感謝班主任老師和 我的 同學們 這四年來對我的關心 鼓勵。這 一 次 的畢業(yè) 設計我 也得到了很多老師與 同學 們的幫助，這里 我的論文指導老師 張 老師對我的關心與支持尤其的 重要。同時，本片畢業(yè)設計也得到了同學們的熱情幫助，感謝畢業(yè)設計期間給予我?guī)椭耐瑢W們，以及這四年來 各個方面給予過我?guī)椭?小伙伴們，在此，我再一次真誠地向你們 表示感謝！ 參考文獻 32 參考文獻 [1]范 宇 ,楊 君 .采用 IGBT 的單相 PWM 型逆變器實驗裝置 .實驗技術與管理， 1998:1025 [2]李序葆 ,趙永健 .電力電子器件及其應用 .北京 :機械工業(yè)出版社， 1996:3247 [3]王兆安 ,黃 俊 .電力電子變流技術，第四版 .北 京 :機械工業(yè)出版社， 2020:43165 [4]陳治明 .電力電子器件基礎 .北京 :機械工業(yè)出版社， 1992:1550 [5]趙可斌 ,陳國雄 .電力電子變流技術 .上海 :上海交通大學出版社， 1993:56124 [6]林渭勛主編 .電力電子電路 .杭州 :浙江大學出版社， 1986:2372 [7]吳安順等 .最新實用交流調(diào)速系統(tǒng) .北京 :機械上業(yè)出版社， :1041 [8]吳忠智，昊家林 .變頻器應用手冊 .北京 :機械工業(yè)出版社， 1995:5662 [9]吳安順等 .最新實用交流調(diào)速系統(tǒng) .北京 :機械上業(yè)出版 社， :104152 [10]吳竟昌，孫樹勤，宋文南等 .電力系統(tǒng)諧波 .北京 :水力電力出版社， 1998:121130 [11]王鳳翔 .交流電機的非正弦供電 .機械工業(yè)出版社 .1997:112113 [12]李華德 .現(xiàn)代交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng) .北京 :石油工業(yè)出版社 . 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