基于Matlab脉宽调制方法的研究
基于Matlab脉宽调制方法的研究
三相逆变电路的SPWM
U ab1 Ud
0.612M
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用MATLAB对三相桥式逆变电路进行仿真
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SPWM仿真结果-线电压
当Ud=250V，M=08时，线电压 基波为：
U ab1 0.612MU d 0.612 0.8 250 122.4V
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主要内容
1
SPWM原理分析
2
SVPWM原理分析
3
仿真模块搭建
4
仿真结果和分析
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PWM控制原理
• PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技 术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含 形状和幅值）。
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PWM控制技术的重要理论基础
原则
使每一次的开关切换只涉及一个开关，降低开关频率
七段空间矢量合成方式
均以零矢量(000)开始和结束，中间用零矢量（111）, 其余时间有效矢量合理安排
TS
零矢量 (000)
矢量A
矢量B
零矢量 (111)
矢量B
零矢量 矢量A (000)
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以1扇区为例
Tx、Ty两个非零矢量的作用时间
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致谢
在本篇论文即将完成之时，在此要感谢我的导师XXX老师，本 论文是在XXX的悉心指导下完成的。XXX认真负责的态度、治学严 谨的精神激励着我，使我获益匪浅。 感谢学院里给与我帮助的老师和同学，感谢你们为我所做的一切。 最后我衷心的感谢各位老师和同学，并致以我崇高的敬意和美好的 祝愿！祝愿大家身体健康，工作顺利，学业进步。
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
课程设计(论文)任务书信息工程学院通信工程专业14-2 班一、课程设计(论文)题目脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真二、课程设计(论文)工作自2017年1 月3日起至2017年1月 13日止。
三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。
四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理；（2）培养学生采用Matlab与Simulink相结合对各种编码与解码进行仿真的方法；（3）培养学生对PCM的理解能力；（4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）学习Matlab与Simulink仿真软件的使用；（2）对PCM，DPCM，ΔM编码与解码各功能模块的工作原理进行分析；（3）提出各种编码与解码电路的设计方案，选用合适的模块；（4）对所设计系统进行仿真；（5）并对仿真结果进行分析。
a. 采样定理的原理仿真b. PCM编码与解码c. DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种）2）创新要求：3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成4）答辩标准：（1）完成原理分析（20分）（2）系统方案选择（30分）（3）仿真结果分析（30分）（4）论文写作（20分）5）参考文献：（1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电出版社第1版 .2010.11.1 （2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社6）课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料 2 图书馆仿真 5 实验室撰写论文 3 实验室学生签名：2017年1月3日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）系统方案选择（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）仿真结果分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文写作（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）评阅人：职称：副教授2017年1月13日目录摘要 (I)Abstract............................................................................................................................................................... I I1 绪论 (1)2 PCM脉冲编码原理 (2)2.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (2)2.1.1 信号的采样 (2)2.1.2 抽样定理 (2)2.1.3 采样信号的频谱分析 (3)2.2 量化 (3)2.2.1 量化的定义 (3)2.2.2 量化的分类 (4)2.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (10)2.3 PCM编码 (10)2.3.1 编码的定义 (10)2.3.2 码型的选择 (11)2.3.3 ＰＣM脉冲编码的原理 (11)3 PCM的MA TLAB实现 (13)3.1 PCM抽样的MATLAB实现 (13)3.2 PCM量化的MATLAB实现 (16)3.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (16)3.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (18)3.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (20)4结果分析及总结 (23)参考文献 (24)。
基于MATLAB的单相逆变器SPWM的研究与仿真
基于MATLAB的单相逆变器SPWM的研究与仿真
卢祖漾;李自成;覃洋建;卢雯婷;白纹婷;鲁贝宁
【期刊名称】《通信电源技术》
【年(卷),期】2022(39)7
【摘要】正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)控制技术是逆变电路中应用最广泛的PWM型逆变电路技术。
对SPWM型逆变电路进行分析,建立了逆变器控制所需的电路模型,分析了单相桥式电压型逆变电路和SPWM 控制电路的工作原理。
基于MATLAB给出了仿真的实例与仿真结果,验证了模型的正确性,突出了MATLAB仿真具有快捷、灵活、方便的优点。
【总页数】4页(P4-7)
【作者】卢祖漾;李自成;覃洋建;卢雯婷;白纹婷;鲁贝宁
【作者单位】成都理工大学工程技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM4
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PWM脉宽直流调速系统设计及matlab仿真验证
PWM脉宽直流调速系统设计及matlab仿真验证————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：目录1．MATLAB简介 (3)3系统设计及参数计算 (5)3.1系统总体设计 (5)3．1.1 H型双极式PWM原理 (5)3．1。
2双闭环调速系统结构图 (7)3．1。
3双闭环调速系统启动过程分析 (8)3。
2电流调节器设计及参数计算 (9)3。
3转速调节器设计及参数计算 (11)4 MATLAB仿真验证 (14)4.1稳定运行时电流环突然断线仿真分析 (14)参考文献 (19)PWM脉宽直流调速系统设计及matlab仿真验证1．MATLAB简介MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
[MATLAB和MATHEMATICA、MAPLE并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像MAPLE等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。
2 设计分析直流双闭环调速系统调节器包括转速调节器（ASR）和电流调节器(ACR）,从而分别引入了转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行串级连接.把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
PWM脉宽调制直流调速系统设计及MATLAB仿真验证
PWM 脉宽调制直流调速系统设计及MATLAB 仿真验证第一章 系统概述1.1 设计目的1. 掌握转速，电流双闭环控制的双极式PWM 直流调速原理。
2. 掌握并熟练运用MATLAB 对系统进行仿真。
1.2 设计题目转速，电流双闭环控制的H 型双极式PWM 直流调速系统，已知：直流电动机：48, 3.7,200/min,nom nom nom U V I A n r ===允许过载倍数λ=2；时间常数：L T =0.015s ，m T =0.2s ；PWM 环节的放大倍数：S K =4.8,；电枢回路总电阻：R=3Ω；电枢电阻Ra=2Ω。
调节器输入输出电压**nm im U U ==10V.采用MATLAB 对双闭环系统进行仿真，绘制直流调速系统（Id=const ）稳定运行时转速环突然断线（1、有ACR 限幅值；2、无ACR 限幅值）仿真框图，仿真得出启动转速，起动电流，直流电压Ud ，ASR,ACR 输出电压的波形。
并对结果进行分析。
1.3 设计内容1 简述设计题目及对题目的分析；2 简述双极式PWM 直流调速系统原理；3 简述电流环，转速环的控制原理；4 对电流环、转速环的参数进行计算选取；5 根据电流环、转速换的参数进行MATLAB 仿真；第二章 转速、电流双闭环式的双极式PWM 直流调速系统2.1 双极式PWM 调速原理可逆PWM 变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H 形）电路，如图2-1所示，电动机M 两端电压AB U 的极性随全控型电力电子器件的开关状态而改变。
图2-1 桥式可逆PWM 变换电路双极式控制可逆PWM 变换器的四个驱动电压的关系是：1423g g g g U U U U ==-=-。
在一个开关周期内，当0≤t<on t 时 ，AB S U U =，电枢电流id 沿回路1流通；当on t ≤t<T 时，驱动电压反号，id 沿回路2经二极管续流，AB S U U =-。
基于脉宽调制的变频调速系统
基于脉宽调制的变频调速系统【摘要】介绍了脉宽调制的变频调速系统。
对正弦波脉宽调制的原理进行了分析，并通过MATLAB7.0/Simulink对正弦波脉宽调制的变频系统进行了建模与仿真，给出了仿真实验结果。
得出正弦波脉宽调制控制是一种较理想调制方式的结论。
【关键词】脉宽调制（SPWM）；逆变；变频1.引言交流调速在电气传动系统中占据的地位日趋重要，交流电机的变频调速性能主要依赖于变频器电源性能的好坏，而脉宽调制技术又是变频调速的核心所在。
在对变频电源的输出电压波形质量要求越来越高的同时，就需要逆变器输出波形不但要稳态精度高，还要动态性能好，才能满足变频的需求。
正弦波脉宽调制的逆变器可使变频电路中的开关管损耗、可靠性及输出电压波形质量都得到改善，使电源技术更加成熟、经济、实用，实现高效率和高品质用电结合。
2.正弦波脉宽调制（SPWM）变频原理正弦波脉宽调制（SPWM）变频器是将50Hz的工频交流电通过整流和逆变转换为频率可调的交流电源。
这个过程若采用间接变频的方式，就是将工频电流通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换为频率和电压可控的交流。
SPWM逆变器是目前直流-交流（DC-AC）变换中最重要的变换技术。
通过全控型器件作开关元件构成的正弦脉宽调制逆变器，可使装置的体积小、控制灵活、成本低。
（1）控制原理在正弦波脉宽调制逆变器中，使用最多的是如图1所示的三相桥式逆变器。
本图采用双极性控制方式。
U、V、W三相的正弦波脉宽调制的控制共用一个三角波载波，三相的调制信号、和依次相差120?。
U、V、W各相功率器件的控制规律相同，以U相为例来说明。
当时，上桥臂导通，下桥臂关断，则U相相对于直流电源假想中点的输出电压=。
当时，导通，关断，则=。
和的驱动信号始终是互补的。
当给（）加导通信号时，可能是（）导通，也可能是二极管（）续流导通，这要由阻感负载中电流的方向来决定。
V相及W相的控制和U相相同。
图2所示为正弦波脉宽调制波形图。
基于MATLAB的脉宽调制(PWM,SPWM,SVPWM)
第1章绪论1.1 脉宽调制技术的研究背景——电气传动的发展随着电力电子技术、微处理器技术的发展以及材料技术尤其是永磁材料技术的进步，电气传动系统，包括交、直流电动机调速及伺服系统，正在向系统高性能、控制数字化、一体化机电的方向发展。
直流传动系统控制简单、调速特性好，一直是调速传动领域中的重要组成部分。
现代的直流传动系统的发展方向是电动机主极永磁化及换向无刷化，而无刷直流电动机正是在这样的趋势下所发展起来的机电一体化电动机系统。
一般意义上的无刷直流电动机(Bruhless DC Motor,BLDCM)是指方波无刷直流电动机，其特征是只需简单的开关位置信号即可通过逆变桥驱动永磁电动机工作。
1975年无刷直流电动机首次出现在NASA报告中。
之后，由于高性能、低成本的第三代永磁材料的出现，以及大功率、全控型功率器件的出现，使无刷直流电动机系统获得了迅速的发展。
1977年，出现了采用钐钻永磁材料的无刷直流电动机。
之后不久，无刷直流电动机系统开始广泛采用高磁能积、高矫顽力、低成本的第三代NdFeB永磁材料，且采用霍尔元件作位置传感器，采用三相全桥驱动方式，以提高输出转矩，使其更加实用。
1986年，H.R.Bolton对方波无刷直流电动机系统进行了全面的总结，这标志着方波无刷直流电动机系统在理论上、驱动控制方法上已基本成熟。
近年来，虽然永磁直流电动机也随着永磁材料技术的发展而得到了性能的提高，依然在直流传动系统中被广泛应用，但直流传动系统已经处于无刷直流电动机大规模普及与应用的阶段。
现代交流传动系统已经由感应电动机为主发展为多机种，尤其是以永磁同步电动机的发展最为显著。
一方面，由感应电动机构成的交流调速系统性能依然不断提高，变压变频(VVVF）技术及矢量控制技术完全成熟。
通过模仿直流电动机中转矩控制的思路，采用坐标变换，把交流感应电动机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，并通过对磁通和转矩的独立控制、使感应电动机获得类似直流电动机的控制特性。
使用Matlab进行信号调制和解调技术
使用Matlab进行信号调制和解调技术信号调制和解调是通信系统中非常重要的环节，它们能够将原始信号转换为适合传输的调制信号，并在接收端将其恢复为原始信号。
Matlab是一种功能强大的工具，提供了丰富的信号处理函数和算法，可以方便地进行信号调制和解调的研究与实现。
本文将介绍如何使用Matlab进行信号调制和解调技术，并通过实例展示其在通信系统中的应用和效果。
一、调制技术概述调制技术是将需要传输的信息信号转换为载波信号的过程。
常见的调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
调制的目的是将低频信号转换为高频信号，使得信号能够在较长距离传输，并能够通过信道传输到接收端。
在Matlab中，可以使用内置函数如ammod、fmmod和pmmod来实现不同的调制技术。
以幅度调制为例，可以使用ammod函数来实现。
下面给出一个简单的幅度调制实例。
```matlabfs = 1000; % 采样频率t = 0:1/fs:1-1/fs; % 时间序列fc = 100; % 载波频率Ac = 1; % 载波幅度ym = sin(2*pi*10*t); % 原始信号ym_mod = ammod(ym, fc, fs, Ac); % 幅度调制```上述代码中，首先定义了采样频率fs、时间序列t、载波频率fc和载波幅度Ac。
然后，生成了一个原始信号ym，其中使用了sin函数生成了一个频率为10Hz的正弦波。
最后使用ammod函数对原始信号进行幅度调制，得到了调制后的信号ym_mod。
二、解调技术概述解调技术是将调制后的信号恢复为原始信号的过程。
解调技术主要包括幅度解调（AM）、频率解调（FM）和相位解调（PM）。
解调的目的是从调制信号中提取出原始信号，以实现信息的传输。
在Matlab中，可以使用内置函数如amdemod、fmdemod和pmdemod来实现不同的解调技术。
以幅度解调为例，可以使用amdemod函数来实现。
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七段空间矢量合成方式
均以零矢量(000)开始和结束，中间用零矢量（111）, 其余时间有效矢量合理安排
TS
零矢量 (000) 矢量A 矢量B 零矢量 (111) 矢量B 矢量A 零矢量 (000)
以1扇区为例
Tcm 1 T s T x T y 4 Tcm 2 T s T x T y 4 T x 2 Tcm 3 T s T x T y 4 T x 2 T y 2
2 1 Y Z
3 5 X -Y
4 4 -X Z
5 6 -Y -Z
6 2 Y -X
注意出现： Tx+Ty>Ts ' Tx Tx Ts Tx Ty Ty T ' Ts y Tx Ty
计算三相相应的开关时间 Tcm1、Tcm2、Tcm3
原则
使每一次的开关切换只涉及一个开关，降低开关频率
三相逆变电路的SPWM
U ab 1 Ud
0 . 612 M
用MATLAB对三相桥式逆变电路 进行仿真
SPWM仿真结果-线电压
当Ud=250V，M=08时，线电压 基波为：
U ab 1 0 . 612 MU d 0 . 612 0 . 8 250 122 . 4V
三相逆变器电压空间矢量PWM 控制（SVPWM）
Tx、Ty两个非零矢量的作用时间
无论在哪一个扇区，Tx都对应最先作用的非零 矢量时间，Ty则为allery is a Design Digital Content & Contents mall 要求 developed by Guild Design Inc.
- Tcm1占空比最大 - Tcm3占空比最小
基于Matlab脉宽调制方法的研究
08电气工程及其自动化 XXX 指导老师：XXX L/O/G/O
主要内容
1 2
SPWM原理分析 SVPWM原理分析
3
4
仿真模块搭建
仿真结果和分析
PWM控制原理
• PWM（Pulse Width Modulation）控制就 是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通 过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等 效地获得所需要的波形（含形状和幅 值）。
Tc
Tc
Tb
Ta
Ta
Tb
PWM的生成 SVPWM发生电路总图
仿真结果分析
U 1 0 . 707 U d 0 . 707 250 176 . 75V
结论
可见，计算结果与读数176.7V结果接近，说明仿真正 确，同时可以看到三相逆变电路采用空间矢量控制时，直 流利用率为0.707，而采用SPWM控制时，直流利用率为 0.612，因此空间矢量控制的直流利用率是SPWM控制的 1.155倍，直流利用率比SPWM提高了 。
• 重点
SVPWM控制信号的控制算法生成步骤
1
2
计算相邻两开关电压矢量作用的 时间
3
根据开关电压矢量作用时间合成 为三相PWM信号
u ref 1 u u ref 2 3u u u ref 3 3u u
u ref 1 u u ref 2 3u u u ref 3 3u u
同理，其它扇区有如下表
T a T s T x T y T b T a T x 2 T Tb T y 2 c
扇区
2 3 Ta Tb
2 1 Tb Ta
3 5 Tc Ta
4 4 Tc Tb
5 6 Tb Tc
6 2 Ta Tc
4
S Tcm1 Tcm2
Tcm3
计算相邻两电压空问矢量的作用时间
3u X Ts Ud 3 T 3 Y u u s 2 U 2 d 3 T 3 Z u u s 2 U 2 d
扇区 S Tx Ty
1 3 -Z X
l、直流利用率更高
采用空间矢量PWM(SVPWM)算法可使逆变器输出线电压幅值最大达到 ，比 常规SPWM法提高了约15．47％
2.开关损耗降低
采用开关损耗模式SVPWM法的逆变器的功率器件开关次数比采用常规 SPWM法逆变器的功率器件开关次数减少了 ，大大降低了功率器件的开关 损耗
3.应用角度不同
PWM控制技术的重要理论基础
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。
SPWM控制原理分析
1.正弦半波分成p等分，p足 够大，就可以把正弦半波看 成是由p个彼此相连的脉冲序 列所组成的波形 2.脉冲宽度相等，但幅值不等 3.利用相同数量等幅而不等宽 的矩形脉冲代替 4.各脉冲的幅值相等，而宽度 是按正弦规律变化
SVPWM，又称磁链追踪型PWM法，它是从电动机的角度出发，其 着眼点是如何使电机获得圆磁场 传统的正弦脉宽调制(SPWM)技术是从电源的角度出发的，其着眼点 是如何生成一个可以调频调压的三相对称正弦波电源
SVPWM原理
三相逆变电路采用空间矢 量控制时直流电压利用率 为
U1 Ud
0 . 707
Click to edit title style
致谢
在本篇论文即将完成之时，在此要感谢我的导师XXX老师，本 论文是在XXX的悉心指导下完成的。XXX认真负责的态度、治学严 谨的精神激励着我，使我获益匪浅。 感谢学院里给与我帮助的老师和同学，感谢你们为我所做的一切。 最后我衷心的感谢各位老师和同学，并致以我崇高的敬意和美好的 祝愿！祝愿大家身体健康，工作顺利，学业进步。
等效伏秒平衡原则
u 4T 4 u 6T 6 u 0T 0 u ref Ts
1 u 2 0 u 3
1 2 3
2
u ao 2 3 u bo 2 u co 1
SVPWM控制信号的控制算法
With
My
Best
Wish！
Thank You!
L/O/G/O