三相电压型SPWM课程设计报告汇总
三相电压型SPWM逆变器设计

三相电压型SPWM逆变器设计一、设计原理:三相电压型SPWM逆变器由一个直流输入端和一个交流输出端组成。
其主要原理是将直流电压转换为较高频率的脉冲宽度调制信号,然后通过逆变桥电路将直流电压转换为交流电压。
在逆变桥电路中,通过控制三相负载端的三个开关管的开关状态,可以实现对输出电压幅值、频率和相位的控制。
二、设计步骤:1.选择逆变桥电路拓扑:逆变桥电路有多种不同的拓扑结构,如全桥、半桥等,需要根据具体需求来选择合适的拓扑结构,一般来说,全桥结构应用较为广泛。
2.数据采样和计算:通过采样电路获取输入电流和输出电压的实时数据,并进行运算和控制。
一般需要采用高速的模数转换器(ADC)进行数据采集,并使用微控制器或数字信号处理器(DSP)进行计算和控制。
3.正弦脉宽调制(PWM):通过正弦脉宽调制技术,将直流电压转换为脉冲宽度调制信号。
正弦脉宽调制技术是一种通过比较三角波和参考正弦波来确定开关管的开关状态的方法,其核心思想是让输出电压的波形尽可能接近正弦波形。
4.控制逆变桥电路开关状态:通过控制逆变桥电路中的三个开关管的开关状态,可以实现对输出电压的控制。
一般来说,可以采用脉冲宽度调制技术控制开关管的开关时间,从而改变输出电压的幅值和频率。
5.输出滤波:由于逆变器输出为脉冲宽度调制信号,需要进行滤波处理,以减小输出电压的谐波含量,并使其接近纯正弦波形。
常用的滤波器包括LC滤波器和LCL滤波器。
6.过流、过压保护:为了保护逆变器和负载,需要设计过流和过压保护电路,并将其集成到逆变器中。
总结:通过以上的步骤,就可以设计出一款三相电压型SPWM逆变器。
设计时需要根据具体需求选择逆变桥电路拓扑、采集数据并进行计算,使用正弦脉宽调制技术控制开关管的开关状态,进行输出滤波,并设计过流、过压保护电路。
这些步骤需要结合电力电子、控制系统和信号处理等多个领域的知识和技术。
三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用

三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用三相电压型SPWM逆变器是一种常见的电力电子装置,用于将直流电能转换为交流电能。
它广泛应用于可再生能源发电系统、电动汽车充电系统、UPS电源等领域。
本文将对三相电压型SPWM逆变器进行仿真分析,并讨论其在实际应用中的一些关键技术。
首先,我们来介绍一下三相电压型SPWM逆变器的工作原理。
该逆变器由六个开关管组成,三个开关管连接到每个电压型逆变器的输入端,三个开关管连接到中性点。
逆变器的输入是直流电压,输出是三相交流电压。
逆变器的工作原理是通过不同开关管的开关状态,控制直流电压经过逆变器的辅助电路,从而产生所需的交流电压。
在SPWM控制策略下,通过对开关管的PWM波形进行调制,可以实现对输出电压的调节。
接下来,我们进行三相电压型SPWM逆变器的仿真分析。
首先,我们需要建立逆变器的数学模型,并设计控制策略。
然后,利用数值计算软件进行仿真模拟,得到逆变器的输出波形和性能参数。
最后,对仿真结果进行分析和验证。
在仿真过程中,我们可以通过调节PWM波形的频率、幅值和相位等参数,观察输出电压的变化情况。
同时,可以对逆变器的效率、谐波含量、响应时间等性能指标进行评估和改进。
通过仿真分析,可以帮助我们更好地理解逆变器的工作原理和特性,并为实际应用中的设计和优化提供参考。
除了仿真分析,三相电压型SPWM逆变器还有一些关键技术需要注意。
首先是开关管的选择和驱动电路的设计,要保证开关管具有足够的电流和电压承受能力,并且能够快速开关。
其次是PWM控制策略的设计,包括调制波形的产生方法和控制方法的选择,以实现输出电压的精确控制。
此外,还需要考虑逆变器的过电流保护、温度保护、短路保护等安全措施。
综上所述,三相电压型SPWM逆变器是一种常见的电力电子装置,在可再生能源发电系统、电动汽车充电系统、UPS电源等领域有广泛应用。
通过仿真分析和关键技术的研究,可以提高逆变器的性能和可靠性,推动其在实际应用中的进一步发展。
电压型spwm逆变器的设计电力电子课程设计

课程设计根本要求课程设计是工科学生非常重要的理论教学环节,通过课程设计,培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能,解决工程领域某一方面实际问题的才能。
课程设计报告是科学论文写作的根底,不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳才能、综合分析才能和文字表达才能,也是标准课程设计教学要求、反映课程设计教学程度的重要根据。
为了加强课程设计教学管理,进步课程设计教学质量,特拟定如下根本要求。
1. 课程设计教学一般可分为设计工程的选题、工程设计方案论证、工程设计结果分析、辩论等4个环节,每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。
2. 课程设计工程的选题要符合本课程设计教学大纲的要求,该工程应能突出学生理论才能、设计才能和创新才能的培养;该工程有一定的实用性,且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。
课程设计工程名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中,课程设计工程的选题考核成绩占10%左右。
3. 工程设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最正确方案,施行最正确方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。
工程设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中,工程设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性,考核成绩占30%左右。
4. 工程设计结果分析主要包括工程设计与制作结果的工艺程度,工程测试性能指标的正确性和完好性,工程测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。
工程设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中,考核成绩占25%左右。
5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计工程相关的文献,培养自己的阅读兴趣和习惯,借以启发自己的思维,进步综合分和理解才能。
文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中,考核成绩占10%左右。
6. 辩论是课程设计中非常重要的环节,由课程设计指导教师向辩论学生提出2~3个问题,通过辩论可进一步理解学生对课程设计中理论知识和实际技能掌握的程度,以及对问题的理解、分析和判断才能。
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计DSP(数字信号处理器)是一种专门用于实时数字信号处理的微处理器。
在电力电子领域中,DSP常用于三相SPWM(正弦波脉宽调制)变频电源的设计和控制。
三相SPWM变频电源是一种将直流电源转换为交流电源的装置,经过SPWM调制后可以有效地控制输出电压的频率和电压值。
设计一个基于DSP的三相SPWM变频电源需要考虑以下几个方面:1.系统拓扑设计:在设计之前,需要确定所采用的系统拓扑。
常用的变频电源拓扑包括单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和电流源逆变器。
选择合适的拓扑结构将有利于系统的性能和控制。
2.DSP控制算法:DSP的控制算法是实现正弦波脉宽调制(SPWM)的核心部分。
SPWM是一种基于三角波的脉宽调制技术,通过控制三角波与正弦波的比较,可以得到合适的脉冲宽度,实现输出电压的调节。
常用的控制算法包括基于查表法和基于直接数字控制(DDC)的算法。
3.输出滤波设计:变频电源输出的电压是脉冲宽度调制信号,需要通过输出滤波电路将其转换为纯正弦波。
根据设计需求,可以选择合适的滤波电路结构,并选择合适的滤波器参数,以达到所需的输出电压波形和谐波含量。
4.保护回路设计:考虑到系统稳定性和操作安全性,需要设计合适的保护回路。
常见的保护回路包括过流保护、过温保护、过压保护等。
这些保护回路可以通过在DSP中实现相应的保护算法来实现。
5.DSP控制板设计:根据DSP的控制算法,设计相应的DSP控制板。
控制板包括DSP芯片、模数转换器(ADC)、数字模拟转换器(DAC)、输出滤波器、保护电路等。
在设计过程中需要考虑电路布局、信号隔离和噪声抑制等问题。
6.性能测试与优化:设计完成后,需要对系统进行性能测试,并根据测试结果进行系统优化。
主要测试项包括输出电压的纹波、变频电源的效率、稳定性和响应速度等。
总结:基于DSP的三相SPWM变频电源的设计需要考虑系统拓扑设计、DSP控制算法、输出滤波设计、保护回路设计、DSP控制板设计以及性能测试与优化。
三相电压源型SPWM逆变器的设计

2011~2012学年第 2 学期《电力电子技术》课程设计报告题目:三相电压源型SPWM逆变器的设计专业:电气工程及其自动化班级:09 电气工程及其自动化姓名:指导教师:电气工程系2012年5月12日任务书目录摘要............................................................................................. 错误!未定义书签。
1 设计原理 (2)1.1 SPWM控制基本原理 (2)1.2逆变电路 (2)1.3三相电压型桥式逆变电路 (3)2 设计方案 (5)2.1 逆变器主电路设计 (5)2.2 脉宽控制电路的设计 (6)2.2.1 SG3524芯片 (6)2.2.2 利用SG3524生成SPWM信号 (7)2.3 驱动电路的设计 (9)2.3.1 IR2110芯片 (9)2.3.2 驱动电路 (9)3 软件仿真 (10)3.1 Matlab软件 (10)3.2 建模仿真 (11)4 心得体会 (12)参考文献 (15)附录 (16)摘要本次课程设计题目要求为三相电压源型SPWM逆变器的设计。
设计过程从原理分析、元器件的选取,到方案的确定以及Matlab仿真等,巩固了理论知识,基本达到设计要求。
本文将按照设计思路对过程进行剖析,并进行相应的原理讲解,包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等,此外,还会清晰的介绍各个部分电路以及元器件的取舍,比如驱动电路、抗干扰电路、正弦信号产生电路等,其中部分电路的绘制采用了Protel软件,最后结合Matlab Simulink仿真,建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型,进而通过软件得到较为理想的实验结果。
关键词:三相电压源型逆变电路Matlab仿真三相电压源型SPWM逆变器的设计1 设计原理1.1 SPWM控制原理分析PWM(Pulse Width Modulation)控就是对脉冲的宽度进行调制的技术,即通过一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要的波形。
三相SPWM逆变器仿真报告

电力电子建模仿真报告
一、仿真要求
设计一个三相SPWM逆变器,使得输出相电压100Hz,有效值220V,负载RL类型(R=50Ω,L=10mH)直流母线电压540V,观察输出电流波形,对电流电压进行谐波分析。
二、仿真模型
图1 SPWM三相逆变电路仿真模型
三、仿真分析
设置参数,即将调制波频率设为100Hz,载波频率设为基波的30倍(载波比N=30),即3000Hz,m=0.9,负载RL类型(R=50Ω,L=10mH),直流母线电压540V,在powergui 中设置为离散仿真模式,采样时间设为1e-006s,运行仿真模型。
双击powergui,选择FFT 分析。
图2 SPWM三相逆变电路输出A相电流a I的波形
图3 SPWM三相逆变电路输出A相电流a I的FFT分析
U的波形图4 SPWM三相逆变电路输出A相电流a
U的FFT分析
图5 SPWM三相逆变电路输出A相电流a
由上面分析可知,电流谐波分布中最高的为28次谐波,最高频率为3000Hz时的THD=12.63%,输出电流近似为正弦波。
电压谐波分布中最高的为28次谐波,最高频率为3000Hz时的THD=79.22%。
四、仿真总结
通过适当的参数设置(如载波比N、调制度m等),运用SPWM控制技术,可以有效减小输出电压和输出电流的谐波分量,改善输出波形,可以很好的实现逆变电路的运行要求。
三相spwm逆变器的研究与设计

• 201•本文介绍了以STM32F407处理器为核心的三相SPWM 逆变器的系统总体设计方案,对系统主电路、驱动电路、控制电路、采样电路、通信电路和辅助电源电路等硬件系统进行设计,在硬件设计的基础上完成了系统软件设计,最后完成了实验样机的实物制作。
实验样机测试结果验证了系统设计的正确性。
逆变技术是一种与人们日常生活生产密切相关的实用技术。
随着电力电子技术和半导体制造技术以及计算机控制技术的飞速发展,各行各业中逆变器的应用日益广泛,且向大功率、高集成度、高频化、数字化的方向在发展。
本文的课题研究是要设计一套能够产生幅值相等、频率相等、相位相互之后120º的三相逆变器。
本文首先确定了三相逆变器的系统总体设计方案,然后对逆变主电路、驱动电路、反馈采样电路等硬件进行设计,最后完成系统硬软件的联合调试。
1 系统方案设计1.1 系统总体设计方案逆变系统的组主要包括以下几个模块:逆变主电路、启停电路、控制电路、驱动电路、采样电路、通信电路。
系统的总体设计方案如图1所示。
图1 系统总体方案设计1.2 模块功能介绍(1)主控制器:按照要求产生一系列控制脉冲作为隔离和驱动电路的输入,控制三相逆变电路开关器件的导通和关闭;(2)直流电源:作为DC/AC 变换的输入母线电压来源,来自整流器的输出,若电压纹波较大,需要并联大电容滤除纹波;(3)启动电路:控制直流母线的输入与否,可以与主控制器结合实现过压、过流、过热的保护;(4)驱动电路:用于驱动逆变器,由于逆变器电路的拓扑均为半桥组合的模式,而一般大功率电路都是使用N 沟道增强型的MOSFET ,故而上半桥的栅极电压需要自举悬浮驱动;(5)隔离电路:用于控制电路和功率变换电路的电气隔离,实现高压侧和低压侧互不干扰以及保护控制电路的作用;(6)电压检测电路:通过互感器从输出端采集输出电压,在经过线性的调理送入主控制器ADC 端口作为电压反馈值;(7)电流检测电路:通过互感器从输出端采集输出电流,在经过线性的调理送入主控制器ADC 端口作为电流反馈值;(8)频率检测电路:通过互感器从输出端采集输出电压,在经过线性的调理送入主控制器CAP 端口作为频率反馈值;(9)滤波电路:通过三相逆变桥的输出方波电压,经低通滤波电路滤波得到基波电压;(10)RS232电平转换电路:用于与其他上位机的串口通信,实现按键和显示等人为控制调节功能;(11)开关电路:用于控制系统的启停。
三项电压源型SPWM逆变器Word版

摘要与整流相对应,把直流电变成交流电称为逆变。
逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种:直流侧是电压源的称为电压型逆变电路;直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。
本文通过利用MATLAB设计分析三相电压源型逆变器PWM控制电路的方法,输出电压大小和波形的SPWM控制基本原理。
给出了基于双极性倍频正弦脉冲宽度调制法的三相电压源型逆变器的仿真实例,所谓调制法,即把希望输出的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。
目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM技术。
它使电力电子装置的性能大大提高,因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。
PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用,才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
关键词逆变MATLAB SPWM目录摘要1概述 (1)1.1任务要求 (1)1.2逆变电路简介 (1)1.3 PWM简介 (2)2方案设计 (3)2.1主电路分析 (3)2.2驱动电路的设计 (5)3 MATLAB仿真 (6)3.1三相SPWM波的产生 (6)3.2 SPWM逆变器仿真 (8)3.3 滤波器粗略分析 (11)4 心得体会 (12)参考文献 (14)三相电压源型SPWM逆变器的设计1概述1.1任务要求设计一三相电压源型SPWM逆变器电路,已知直流电源电压为250V,输出200V,50HZ;三相对称RL负载(星形接法),其中R的值为2Ω、L的值为10mH。
要求完成以下主要任务:(1)方案设计;(2)完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择;(3)驱动电路的设计;(4)利用MATLAB仿真软件建模并仿真,获取输出电压电流波形,并对结果进行分析。
1.2逆变电路简介与整流相对应,把直流电变成交流电称为逆变。
当交流侧接在电网上,即交流侧接有电源时,称为有源逆变;当交流侧直接和负载连接时,称为无源逆变。
又逆变电路根据直流侧电源性质不同可分为两种:直流侧是电压源的称为电压型逆变电路;直流侧是电流源的称为电流型逆变电路;它们也分别被称为电压源型逆变电路和电流源型逆变电路。
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目录一、摘要 (2)二、SPWM控制技术简介 (3)2.1. PWM控制的基本原理 (3)2.2.SPWM逆变电路及理论基础 (4)三、三相逆变器双极性SPWM控制技术仿真设计 (8)3.1 SPWM触发脉冲调制电路 (8)3.2主电路图 (9)四、实验调试心得 (10)五、不同参数时三相逆变器双极性SPWM控制技术的仿真波形及频谱分析 (12)5.1 fc=500,Ma=0.9 (12)5.2频谱分析 (13)六、心得体会 (23)参考文献 (24)附录 (25)一、摘要关键字:三相桥电压型全控逆变SPWM Simulink 本次实验主要为利用simulink中的块原件来构建电力电子中的一种基本逆变电路——三相逆变器双极性SPWM调制技术的仿真,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(SVPWM)。
在逆变电路的设计过程中,需要对设计电路及有关参数选择是否合理、效果好坏进行验证。
如果通过实验来验证,需要经过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤,这样使得设计耗资大,效率低,周期长。
现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了崭新的方法,可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。
Matlab 是一种计算机仿真软件,它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。
Simulink 是基于框图的仿真平台,它挂接在Matlab 环境上,以Matlab 的强大计算功能为基础,用直观的模块框图进行仿真和计算。
其中的电力系统(Power System)工具箱是专用于RLC电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。
以Matlab7.0 为设计平台,利用Simulink 中的Power System工具箱来搭建整流电路仿真模型,设置参数进行仿真。
二、SPWM控制技术简介SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法。
在采样控制理论中有一个重要的结论: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。
a)矩形脉冲b)三角脉冲c)正弦半波脉冲d)单位脉冲函数图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
1.PWM控制的基本原理用PWM波代替正弦半波将正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲宽度为π/N,但幅值顶部是曲线且大小按正弦规律变化的脉冲序列组成的。
把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等,这就是PWM波形。
对于正弦波的负半周,也可以用同样的方法得到PWM波形。
脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形,也称SPWM(Sinusoidal PWM)波形。
PWM波形可分为等幅PWM波和不等幅PWM波两种,由直流电源产生的PWM图2用PWM波代替正弦半波波通常是等幅PWM波。
基于等效面积原理,PWM波形还可以等效成其他所需要的波形,如等效所需要的非正弦交流波形等。
2.SPWM逆变电路及理论基础2.1控制方式(1)如果在正弦调制波的半个周期内,三角载波只在正或负的一种极性范围内变化,所得到的SPWM波也只处于一个极性的范围内,叫做单极性控制方式。
(2)如果在正弦调制波半个周期内,三角载波在正负极性之间连续变化,则SPWM波也是在正负之间变化,叫做双极性控制方式。
2.2选用方法本次课程设计主要内容为三相逆变器双极性SPWM ,所以选用双极性控制方式,下面主要介绍双极性控制方式的原理及其方法。
图3 双极性PWM 控制方式波形 双极性PWM 控制方式(三相桥逆变)三相的PWM 控制公用三角波载波uc 三相的调制信号u rU 、u rV 和u rW 依次相差120°u c u rU u rV u r uu UN' u VN' O t t tt O O O u WN' 2 U d - 2 U dU相的控制规律当ur>uc时,给V1导通信号,给V4关断信号UN=Ud/2 当ur<uc时,给V4导通信号,给V1关断信号,UN’=-Ud/2当给V1(V4)加导通信号时,可能是V1(V4)导通,也可能是VD1(VD4)导通。
UN’、VN’和WN’的PWM波形只有±Ud/2两种电平 UV 波形可UN’-VN’得出,当1和6通时,UV=Ud,当3和4通时,UV=-Ud,当1和3或4和6通时UV=0 输出线电压PWM波由±Ud和0三种电平构成负载相电压PWM波由(±2/3)Ud、(±1/3)Ud和0共5种电平组成。
图4 三相电压型桥式逆变电路实验中,主要通过比较u r和u c的大小来产生触发脉冲,进而控制IGBT的导通与关断,实现电压逆变的目的。
2.3调制方式载波频率fc与调制信号频率fr之比N= fc/fr称为载波比,根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况,PWM调制方式可分为异步调制和同步调制两种。
2.3.1异步调制载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。
◆通常保持载波频率fc固定不变,因而当信号波频率fr变化时,载波比N是变化的。
◆在信号波的半个周期内,PWM波的脉冲个数不固定,相位也不固定,正负半周期的脉冲不对称,半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。
◆当fr较低时,N较大,一周期内脉冲数较多,脉冲不对称产生的不利影响都较小,PWM波形接近正弦波。
◆当fr增高时,N减小,一周期内的脉冲数减少,PWM 脉冲不对称的影响就变大,输出PWM波和正弦波的差异变大,对于三相PWM型逆变电路来说,三相输出的对称性也变差。
◆在采用异步调制方式时,希望采用较高的载波频率,以使在信号波频率较高时仍能保持较大的载波比。
2.3.2同步调制◆载波比N等于常数,并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。
◆fr变化时载波比N不变,信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的,脉冲相位也是固定的。
◆在三相PWM逆变电路中,通常公用一个三角波载波,为了使三相输出波形严格对称和一相的PWM波正负半周镜对称,取N为3的整数倍且为奇数。
◆当逆变电路输出频率很低时,同步调制时的fc也很低,fc过低时由调制带来的谐波不易滤除,当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声;当逆变电路输出频率很高时,同步调制时的fc会过高,使开关器件难以承受。
三、三相逆变器双极性SPWM控制技术仿真设计在认真学习理解三相逆变双极性SPWM的原理及实现方法之后,现在最主要的任务就是通过各类模块构建仿真图,模拟实验效果,深化理解,明白实验用途。
3.1 SPWM触发脉冲调制电路图5 SPWM触发脉冲电路如图5所示,SPWM触发脉冲电路由三个正弦波和三角波分别通过双极性PWM方式产生脉冲。
而实际上三个三角波是一模一样的,可以用一个代替;而三个正弦波除了相位依次延后120o 之外,幅值、频率等均相等。
本次实验运用异步调制的方式。
3.2主电路图图6 三相双极性SPWM主电路三相逆变器双极性SPWM调制技术的仿真主电路如图所示,其中subsystem1为图5所示的SPWM触发脉冲电路,对参数进行封装过后,在固定fc(正弦波频率)的值和三角波的幅值不变的情况下,可通过参数调节使fr的值变化,到达调节载波比N(N=fc/fr)的目的;同样的道理,通过定义参数Ma(Ma=Ar/Ac),而实际操作时Ac的值为1,将Ma赋值给正弦波的Amplitude作为Ar,故Ma就是调制度,可达到其调节的目的。
四、实验调试心得当各个模块按照实验原理连接完毕后,变可进行准备仿真。
首先要根据实际情况修改仿真时间,不然仿真时间过长同时导致波形过小,不利于查看,因为实验设置正弦波频率不变为0.02s,故将仿真时间设置为0.08s,有四个周期,比较合适。
逆变主电路可直接运用系统提供的Universal Bridge模块,而不必自己去构建,不过需要注意的给脉冲触发的顺序,为每一个桥臂给一组互补的脉冲。
实验过程中,由于已封装参数,故能够较为方便的调节参数fr和Ma,找到最合适的波形。
图7 参数封装内部示意图图8 参数调节示意图实验中另外遇到的一个问题便是步长设置。
开始时默认系统给的步长,频率较低时,系统能正常运行;但在三角波频率高于500Hz时,便会出现三角波失真的情况。
这时变需要修改系统默认的步长,改为1e-6即可,与以前经常遇到的该算法问题类似。
下面通过对比说明。
图9 fc=600,步长调整前图10 fc=600,步长调节后五、不同参数时三相逆变器双极性SPWM控制技术的仿真波形及频谱分析对不同参数对应的SPWM触发脉冲及逆变电路输出波形为了便于观察,将整张输出,在最后以附图形式给出。
现主要分析不同参数时的频谱图。
5.1 fc=500,Ma=0.9SPWM触发脉冲附图一,三相电压型逆变电路主要波形附图二fc=750, Ma=0.85SPWM触发脉冲附图三,三相电压型逆变电路主要波形附图四fc=1000,Ma=0.8SPWM触发脉冲附图五,三相电压型逆变电路主要波形附图六5.2频谱分析5.2.1 不同参数下u UN’的频谱图图11 fc=500,Ma=0.9时图12 fc=750, Ma=0.855.2.2 不同参数下u VN’的频谱图图14 fc=500,Ma=0.9图15 fc=750, Ma=0.85图16 fc=1000,Ma=0.85.2.3不同参数下u UV的频谱图图17 fc=500,Ma=0.9图18 fc=750, Ma=0.855.2.4 不同参数下u UN的频谱图图20 fc=500,Ma=0.9图21 fc=750, Ma=0.85图22 fc=1000,Ma=0.85.2.5不同参数下u NN ’的频谱图图23 fc=500,Ma=0.9图24 fc=750 ,Ma=0.8500.010.020.030.040.050.06-50050Selected signal: 3 cycles. FFT window (in red): 1 cyclesTime (s)020*******8001000120014001600180020001234567x 104Frequency (Hz)Fundamental (50Hz) = 0.1207 , THD= 75216.18%M a g (% o f F u n d a m e n t a l )00.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.018-50050FFT window: 1 of 3 cycles of selected signalTime (s)020*******8001000120014001600180020000.511.522.53x 104Frequency (Hz)Fundamental (50Hz) = 0.2411 , THD= 35903.85%M a g (% o f F u n d a m e n t a l )图25 fc=1000,Ma=0.85.2.6不同参数下i U 的频谱图图26 fc=500,Ma=0.900.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.018-50050FFT window: 1 of 3 cycles of selected signalTime (s)020*******8001000120014001600180020002468101214x 104Frequency (Hz)Fundamental (50Hz) = 0.05332 , THD= 154398.81%M a g (% o f F u n d a m e n t a l )图27 fc=750, Ma=0.85图28 fc=1000,Ma=0.8以上的频谱分析图均在Powergui内进行,Powergui的功能较为丰富,直接双击打开后便有“FFT Analysis”。