最新三相逆变器Matlab仿真精编版
我的三相逆变器Matlab仿真研究
三相顺变器Matlab仿真钻研之阳早格格创做1规划采用1.1 课程安排央供本次课程安排央供对付顺变电源举止Matlab仿真钻研，输进直流电压为110V，输出为220V三相接流电，修坐三相顺变器Matlab仿真模型,举止仿真正在验，得到三相接流电波形.1.2 真止规划决定由于央供的输出为220V,50HZ三相接流电，隐然不克不迭间接由输进的110V直流电顺变爆收，需将输进的110V直流电压通过降压斩波电路普及电压，再通过顺变历程及滤波电路得到央供的输出.根据课本所教的，不妨采与降压斩波电路战三相电压型桥式顺变电路的推拢电路，将降压后的电压动做顺变电路的直流侧，得到三相接流电，共时采与SPWM统造技能，使其频次为50HZ.斩波电路有脉冲宽度调造、频次调造战混同型三种统造办法.正在此使用第一种统造办法，那种办法也是应用最多的要领.通过统造开闭器件的通断真止电能的储藏战释搁历程，输出旗号为圆波，安排脉宽不妨统造输出的电压的大小.根据直流侧电源本量分歧，顺变电路可分为电压型顺变电路战电流型顺变电路.那里的顺变电路属电压型.PWM统造办法有二种，一种是正在调造波的半个周期内三角载波只正在正极性或者背极性一种极性范畴内变更，所得到的PWM波形也只正在单个极性范畴变更的单极性PWM统造办法，另一种是单极性统造办法，其正在调造波的半个周期内三角载波不再是一种极性，而是有正有背，所得的PWM波也是有正有背.对付于三相桥式PWM顺变电路，普遍采与单极性统造办法.该电路的输出含有谐波，滤波电路采与RLC 滤波电路.直流斩波电路采与PWM斩波统造，输出的圆波通过滤波电路后形成直流电收往顺变电路.顺变采与PWM顺变电路，采与SPWM动做调造旗号，输出PWM波形，再通过滤波电路得到220V、50Hz三相接流电，系统总体框图如图1所示.图1 系统总体框图2各模块本理2.1 降压斩波电路降压斩波电路如下图2所示.假设L值、C值很大，V通时，E 背L充电，充电电流恒为I1，共时C的电压背背载供电，果C值很大，输出电压u U o.设V通的时间为t on，此阶段L上断时，E战L共共背C供电.设V L时，一个周期T中L积蓄能量与释搁能量相等，即化简得输出电压下于电源电压，故称降压斩波电路，也称之为boost变更器.T故降压斩波电路能使输出电压下于电源电压的本果：L储能之后具备使电压泵降的效率，而且电容C可将输出电压脆持住.图2 降压斩波电路本理图2.2 三相电压型桥式顺变电路三相电压型桥式顺变电路如下图3所示.办法，U、V120度.U、V.的..V 相战W相的统造办法皆战U相相共..图3三相电压型桥式顺变电路电路的相闭波形如图4所示图4三相桥式PWM顺变电路波形SPWM波的应用本理正在调造旗号u r战载波旗号u c的接面时刻统造各开闭器件的通断.正在u r的半个周期内，三角波载波有正有背，所得的PWM 波也是有正有背，正在u r的一个周期内，输出的PWM波惟有±U d 二种电仄.正在u r的正背半周，对付各开闭器件的统造顺序相共.当u r>u c时，V1战V4导通，V2战V3闭断，那时如i o>0，则V1战V4通，如i o<0，则VD1战VD4当u r<u c时，V2战V3导通，V1战V4闭断，那时如i o<0，则V2战V3通，如i o>0，则VD2战VD3通，不管哪种情况皆是那样便得到了正弦旗号与三角载波的比较波形即SPWM波，此波形正在效验上等效于调造波.其波形如图5所示.图5单极性PWM 统造办法波形将正弦半波瞅成是由N 个相互贯串的脉冲宽度为p/N ，然而幅值顶部是直线且大小按正弦顺序变更的脉冲序列组成的.把上述脉冲序列利用相共数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中面战相映正弦波部分的中面沉合，且使矩形脉冲战相映的正弦波部分里积（冲量）相等，那便是PWM 波形.对付于正弦波的背半周，也不妨用共样的要领得到PWM 波形.脉冲的宽度按正弦顺序变更而战正弦波等效的PWM 波形，也称SPWM （Sinusoidal PWM ）波形.PWM 波形可分为等幅PWM 波战不等幅PWM 波二种，由直流电源爆收的PWM 波常常是等幅PWM 波.鉴于等效里积本理，PWM 波形还不妨等效成其余所需要的波形，如等效所需要的非正弦接流波形等.由于各脉冲的幅值相等，所以顺变器可由恒定的直流电源供电.2.4 Simulink 仿真环境Simulink 是Matlab 的仿真集成环境，是一个真止径背系统修模、仿果然集成环境.它使Matlab 的功能进一步巩固，主要表示为：①模型的可视化.正在Windows 环境下，用户通过鼠标便不妨t t完成模型的修坐与仿真；②真止了多处事环境间文献互用战数据接换；③把表里战工程有机分离正在所有.利用Matlab下的Simulink 硬件战电力系统模块库(SimPowerSystems)举止系统仿真是格中简朴战直瞅的，用户不妨用图形化的要领间接修坐起仿真系统的模型，并通过Simulink环境中的菜单间接开用系统的仿真历程，共时将截止正在示波器上隐现出去.本文主要通过对付顺变电源的Matlab仿真，钻研顺变电路的输进输出及其个性，以及一些参数的采用树坐要领，进而为以去的教习战钻研奠定前提，共时也教习使用Matlab 硬件的Simulink集成环境举止仿果然相闭支配.3 Matlab仿真修模根据系统总体框图，可将其分为PWM降压斩波电路战三相顺变电路（含滤波电路），而正在三相顺变电路中，SPWM的效率很要害，会单独举止一些证明，底下分别对付它们举止仿真修模.3.1 斩波电路Matlab仿真修模斩波电路尔采与了降压斩波电路，MATLAB仿真模型如图6所示，本理前里也道得很领会了.电路输出的电压还要经顺变后滤波，故对付波形的央供不是很下，与背载并联的电容C与很大，便不妨达到滤波的脚段，果此不需其余增加滤波电路.该电路中开闭器件用IGBT，统造IGBT的波形由PWM脉冲死成器Pulse Generator爆收，Pulse Generator正在Simulink Library Browser的Simulink下推菜单Sources类型中.画造仿真图时，挨开Simulink Library Browser，不妨正在分类菜单中查找所需元件，也不妨间接正在查找栏中输进元件称呼，如Pulse Generator，单打查找.找到元件后间接将其拖到新修Model文献窗心中即可.电路中其余元件按以上要领找出，搁进Model文献窗心中.其中电阻、电感战电容元件，采用SimPowerSystems下推菜单Elements类型中的Series RLC Branch，搁进窗心后，单打该图标，正在Branch Type 中采用相映典型，如电阻选R，电感选L，采用完成后单打OK按钮.搁齐元件后，按降落压斩波电路本理图对接电路，为了便当瞅察输出，应正在输出端加上电压丈量拆置Voltage Measurement，并正在Simulink下推菜单Commonly Used Blocks类型中采用Scope，即示波器，以瞅测输出电压波形.图6 降压斩波电路MATLAB仿真模型3.2 顺变电路仿真修模3.2.1 顺变电路的Matlab模型如图7所示，为顺变电路的Matlab的仿真模型.此电路采与了三相顺变桥集成块Universal Bridge 3 arms，滤波电路也已由Three-Phasse Parallel RLC Load模块形成，不需另加滤波电路.对付于SPWM统造波的死成，果为那一个模块基础上是所有顺变电路的核心，间接用Matlab自戴的模块集成电路，虽然也不妨真止那一功能，然而是隐然不对付SPWM波的死成有一个比较深进的相识，底下会对付SPWM波的死成，即底下仿真图中的pwm subsystem 举止仔细的证明.图7 顺变电路的Matlab的仿真模型3.2.2 SPWM波的Matlab仿真模型等腰三角形载波的Matlab仿真如下图8所示图8等腰三角形载波的Matlab仿真模型其波形如下图9所示图9 三角形载波图形死成等腰三角形载波的S函数如下function [sys,x0,str,ts] = sanjiaowave(t,x,u,flag,A,Freq)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);case 4,sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u);case 9,sys=mdlTerminate(t,x,u);otherwiseerror(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]);endfunction [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizessizes = simsizes;sizes.NumContStates = 0;sizes.NumDiscStates = 0;sizes.NumOutputs = 1;sizes.NumInputs = 1;sizes.DirFeedthrough = 1;sizes.NumSampleTimes = 1; % at least one sample time is needed 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)%间接正在输出函数部分编写三角波的代码T=1/Freq; %供三角波周期m=rem(u,T); %u为中部输进时间疑息，rem为供余函数K=floor(u/T); %floor为背整与整r=4*A*Freq;c=T/2;if ((m>=0)&(m<c))sys =r*(u-(K+0.25)*T);elseif ((m>=c)&(m<=T))sys=-[r*(u-(K+0.75)*T)];elsesys=A;endfunction sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)sampleTime =1; % Example, set the next hit to be one second later.sys = t + sampleTime;function sys=mdlTerminate(t,x,u)sys = [];% end mdlTerminateSPWM波的Matlab仿真模型如下图10所示图10 SPWM波的Matlab仿真模型SPWM波的Matlab仿真波形如下图11所示图11 SPWM波的Matlab仿真波形3.3 顺变电源仿真修模将斩波电路的输出接到顺变电路的输进，便得到顺变电源仿真模型，如图12所示.图12顺变电源仿真模型4 仿真波形挨开斩波电路窗心，根据参照资料树坐初试参数，树坐时单打元件图标.输进直流电设为100V，开闭器件IGBT战二极管Diode 使用默认参数.背载L=6e-04H（即0.6mH），电容C=3e-05F（即30uF）.树坐PWM爆收器周期Period为0.0001s，占空比Pulse Width(% of period)为75.7%，其余参数稳定.单打Start simulation按键，开初仿真，单打示波器Scope，瞅察输出波形图.此时输出波形持绝等副震荡，且幅值太下，很不睬念.分解知降落压斩波电路中电感战电容值均应很大，将电容值改为600uF（C=6e-04F），电感值为4.2mH，瞅察波形，如图13 所示，输出电压约0.2s后宁静正在435V.通过频频安排各元件参数创造，改变电感战电容的值，输出电压宁静值也正在变更.电容的效率主假如使输出电压脆持住，电容值过小输出波形会持绝震荡，应与较大，然而过大的电容值会使输出电压宁静的时间太少.根据以上顺序反复改变各元件参数，直到得到谦意的截止.图13 斩波电路仿真波形4.2 顺变电路仿真波形正在SPWM中三角载波的频次为1000HZ，果为本次课程安排所需要的调造波为50HZ，而根据当载波比为20时，顺变电路输出的波形中谐波含量最小.所以与三角载波的频次为1000HZ.其幅值为1V，调造所需要的正弦波由Matlab自戴的函数库爆收.其频次天然为50HZ,幅值设为1V，其爆收的SPWM波形正在上头已给出，变压器（Transformer）中的绕组参数（Winding parameters），其变比为1.Three-Phasse Parallel RLC Load模块，正在电路中起着很要害的效率，其一是动做后级滤波电路，滤除SPWM波中正弦基波中含有的下次谐波，若不其滤波效率得到的波形为SPWM波，其不含有矮次谐波，谐波主要分散正在载波频次以及载波频次整数倍附近.其二是动做顺变电路的背载.正在本量使用时，对付于IGBT等齐控器件需要加上启动电路.其输出波形如下图14所示.图14 顺变电路仿真波形4.3 顺变电源仿真正在止最先应将斩波电路的输出电压调到450V安排，再对付顺变电源举止仿真.反复安排参数知当斩波电路中PWM脉冲死成器的占空比达到75.7%时，输出的直流电压约为435V，此时的波形如图15所示，输出电压先大幅震荡，约莫0.2s后，宁静正在435V安排.图15 顺变电源斩波输出波形改变顺变电源仿真模型中的参数到央供值，单打Start simulation按键开初仿真，图16为顺变电源输出波形.从图可知，顺变电源输出三相接流电相电压波形幅值为311V，各相电压互好120°，周期为0.02s即频次为50Hz.第一个波形会出现得，果为电路到仄常的赞同需要一段时间，然而从后绝波形瞅，仿真截止仍旧谦脚任务央供的.图16 顺变电源输出三相接流电相电压波形5 心得体验本次课程安排分为以下四个部分，规划采用，模块本理分解，仿真模型以及仿真截止.最先对付于规划采用，对付于课设给出的110V电压，爆收220V的三相接流电压，间接顺变明隐不谦脚央供，所以最先以降压斩波电路提下直流电压至谦脚央供的一定值，而后再举止顺变，那样便不妨谦脚课设央供了，对付于Matlab仿真模型的修坐，真真耗费了洪量的时间战粗力，虽然对付Matlab 已经道不上陌死，然而是Matlab功能太强盛，百般仿真模块库繁琐，对付于SPWM波的爆收，正在网上查找了很多资料，总算是得出了粗确的截止，正在那个历程中，尔也教会了很多，特地是S 函数的仿真，S函数真真有其独到之处，仿真历程中易免逢到很多问题，然而万幸，虽然花了很万古间战粗力去查看，然而最后仿真图新仍旧出去了.从那些历程中尔瞅出不钻研便不收止权，惟有举止了深进的钻研，您才搞更领会的相识它.正在画降压斩波电路，顺变电路等模型图的历程中尔用到了Matlab硬件，再一次的让尔沉温了用它画图的感觉是最让尔下兴的事，记得仍旧大二时教过的硬件课程，然而正在教习的时间经常感觉好面什么，那次搞了课程安排让尔明黑硬件的教习是需要正在试验中举止的.正在通过教习，请教后，尔能沉快的画出自己念要的Simulink仿真图形，特地是那个Simulink仿真图形还包罗S函数的一个模块，那时感觉很有成便感.尔认为光靠自己一部分的力量是近近不敷的，当自己逢到问题真正在办理不了时，不妨战共教共共探讨，觅找办理办法.正所谓“三人止，则必有尔师”.末尾，尔瞅着最后的成果，仍旧感触受益匪浅的.那次课程安排，让尔有机会将课堂上所教的表里知识使用到本量中.那是一次对付所教知识的调整，一次概括利用，正在搞课程安排的共时也考证了咱们课堂上所教的表里知识，对付咱们以去的处事教习具备很大的指挥效率，共时尔也明黑了正在以去的处事中，不然而要动脑，还要多举止径脚试验.参照文献[1] 杨荫祸、段擅旭、往泽云.电力电子拆置及系统.北京：浑华大教出版社，2006[2] 王维仄.新颖电力电子技能及应用.北京：东北大教出版社，1999[3] 王兆安，黄俊.电力电子技能.北京：板滞工业出版社，2008[4] 叶斌.电力电子应用技能及拆置.北京：铁道出版社，1999[5] Robert H.Bishop.Modern Contorl Systems Analysis and Design-Using MATLAB and Simulation[M].影印版. 北京：浑华大教出版社，2008。
基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告
基于matlab 的三相桥式PWM 逆变电路的仿真实验报告一、小组成员指导教师二、实验目的1. 深入理解三相桥式 PWM 逆变电路的工作原理。
2. 使用 simulink 和 simpowersystem 工具箱搭建三相桥式 PWM 逆变电路的仿真框图.3. 观察在 PWM 控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。
4. 分别改变三角波的频率和正弦波的幅值, 观察电路的频谱图并进行谐波分析。
三、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem五、实验模块介绍BSi∏* WIVt正弦波， 电路常用到的正弦信号模 块，双击图标,在弹出的窗 口中调整相关参数。
其信号 生成方式有两种：Time based 和SamPle based .OKCancelHelPI,J3. E E 示波器，其模块可以接受多个输入信号，每个端口的输入信号都将在 一个坐标轴中显示。
2.锯齿波发RePeat ing j t able (mask)OIItPUt 炷 repeating SeQUeTlCe Of niunbers SPeCified Ln a IabIe Of I IJH 亡-ValiL 亡 pairs. VaItLeS □f tiinft ShOUIti be JilorL OtoniCalIy IrLCrea≤in⅛ ・生器，产生一个时基和高度 可调的锯齿波序列。
⅞⅛ SOUrCe BlCCk Parameter^r RePtating SeqUtnCeS-ErqU-⅞-π茜ParaJiieterETinIe ValUftEiFUnCtiOn BloCk P ⅛ramet 亡rm ： RelatianaI OPeratOr 屋Relational OperatorAPPl ie≡ the selected re IatLOIlaI OlPerator to t h.E inpu Ieft ） input 79xreΞpQΓL^ j ζ□ the it st Qp ⅞Eand ・Main Si SnaI Attr ibu ，t e S Kelatianal OPeratclr ：∖-∣ 。
基于MATLAB的三相桥式PWM逆变电路
电力电子技术课程设计报告题目：三相桥式PWM逆变电路设计学院：姓名：学号：专业班级：指导老师：时间：目录课题背景********************************************2 三相桥式SPWM逆变器的设计内容及要求*****************3 SPWM逆变器的工作原理******************************3 MATlAB仿真设计************************************12硬件实验************************************************19实验总结********************************************23附录一 Matab简介********************************24 附录二Protel简介***************************************25参考文献*******************************************26三相桥式PWM逆变电路设计一、课题背景正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装置被广泛地应用于国民经济生产生活中,其中有:针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间断电源UPS (Uninterruptle Power Supply) ;针对交流异步电动机变频调速控制的变频调速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源EPS ( Emergence Power Supply) ;针对船舶工业用电的岸电电源SPS(Shore Power Supply) ;还有针对风力发电、太阳能发电等而开发的特种逆变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新,特别是以绝缘栅极双极型晶体管IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率半导体器件出现,大大简化了正弦逆变电源的换相问题,为各种PWM 型逆变控制技术的实现提供了新的实现方法,从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制.电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。
基于MATLAB的三相桥式PWM逆变电路的状态空间分析与仿真
关键词：PWM；状态空间法；Simulink
Abstract
Thecontroltechnologyof the PWM inverter circuitis the most widely used ,the vast majorityof theinverter circuit applications noware PWM inverter circuit.In order to analyze the circuit of the PWM inverter,Firstlyestablished the required modelofPWM inverter circuit, and the working principle ofthe three-phase PWM inverter control circuit and the circuit is analyzedon the basis of the LC filter circuits and load R-L.Analysis of this circuit is to take the state space method,namely the establishment of the state space expression to get the working status of this circuit by analyzing the state space expression.
ifrob==n
disp('System is observable')
滞环控制三相电流跟踪型逆变器的MATLAB仿真
7 滞环控制三相电流跟踪型逆变器的MATLAB仿真7.1滞环控制三相电流跟踪型逆变器的原理和仿真模型7.1.1滞环控制三相电流跟踪型逆变器的原理常用的一种电流闭环控制方法是电流滞环跟踪 PWM（Current Hysteresis Band PWM ——CHBPWM）控制，具有电流滞环跟踪 PWM 控制的 PWM 变压变频器的A相控制原理如7-1图所示。
图7-1 电流滞环跟踪控制的A相原理图图中，电流控制器是带滞环的比较器，环宽为2h。
将给定电流i*a 与输出电流i a进行比较，电流偏差∆i a超过时±h，经滞环控制器HBC控制逆变器A相上（或下）桥臂的功率器件动作。
B、C二相的原理图均与此相同。
⏹如果，i a < i*a ，且i*a - i a ≥h，滞环控制器 HBC输出正电平，驱动上桥臂功率开关器件V1导通，变压变频器输出正电压，使增大。
当增长到与相等时，虽然，但HBC仍保持正电平输出，保持导通，使继续增大⏹直到达到i a= i*a+ h，∆i a = –h，使滞环翻转，HBC输出负电平，关断V1 ，并经延时后驱动V4但此时未必能够导通，由於电机绕组的电感作用，电流不会反向，而是通过二极管续流，使受到反向钳位而不能导通。
此后，逐渐减小，直到时，，到达滞环偏差的下限值，使 HBC 再翻转，又重复使导通。
这样，与交替工作，使输出电流给定值之间的偏差保持在范围内，在正弦波上下作锯齿状变化。
从图 7-2 中可以看到，输出电流是十分接近正弦波的。
图7-2 电流滞环跟踪控制时的电流波形图7-2给出了在给定正弦波电流半个周期内的输出电流波形和相应的相电压波形。
可以看出，在半个周期内围绕正弦波作脉动变化，不论在的上升段还是下降段，它都是指数曲线中的一小部分，其变化率与电路参数和电机的反电动势有关。
图7-3 三相电流跟踪型PWM逆变电路图7-4 三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形因此，输出相电压波形呈PWM状，但与两侧窄中间宽的SPWM波相反，两侧增宽而中间变窄，这说明为了使电流波形跟踪正弦波，应该调整一下电压波形。
三相逆变电源的在Matlab中的仿真设计
三相逆变电源的在Matlab中的仿真设计摘要:本文采用MATLAB搭建仿真系统对变频电源进行系统分析。
基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证，调节器件参数比较仿真结果。
1. 引言由于计算机技术的迅速发展和广泛应用，数学模型的应用和仿真越来越普遍。
本文研究背景及意义于在MATLAB中提供了Simulink和Power Systerm Blockset工具箱，拥有一种很方便的建模环境，用户不用直接编写程序，而是通过交互命令方式建立、修改和调试模型，给电力电子技术中的各种电路的仿真提供了有利的条件，简化了仿真建模。
电力系统工具箱(Power System Blockset)，如图1-1 Block Library。
图1-1 Block Library2. MATLAB在变频器中应用及仿真框图2.1仿真框图的设计变频电源主要结构分为以下几个部分。
1. 整流器，它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。
2. 中间电路，有以下三种作用：a.使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。
b.通过开关电源为各个控制线路供电。
c.可以配置滤波或保护装置以提高变频电源性能。
3. 逆变器，将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。
4. 控制电路，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。
图2-1为三相变频电源的仿真电路。
在仿真电路图中，双击元件，可得到各元件的属性设置。
改变各项的值，运行并通过示波器来显示各个量的变化，以便比较和研究。
在仿真环境中，用户通过简单的鼠标操作就可建立起直观的系统模型并进行仿真，能有机地将理论研究和工程实践结合在一起。
图2-1 三相变频电源的仿真电路整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成，元件的直观连接与实际的主电路相似，其中主要包括：整流环节，直流环节，逆变环节，PI调节器、坐标变换模块、SPWM产生环节。
这些元件都设置有对话框，用户可以方便的选择元件类型和设置参数。
三相逆变器matlab仿真
三相无源逆变器的构建及其M A T L A B仿真1逆变器1.1逆变器的概念逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。
相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。
这是与整流相反的变换，因而称为逆变。
1.3逆变器的分类现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。
其主要的分类方式如下：1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。
2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。
3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。
4)…………….2 三相逆变电路三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。
图 1 三相逆变电路日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。
随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。
尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。
在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。
这就催生了三相逆变器的产生。
4MATLAB仿真Matlab软件作为教学、科研和工程设计的重要方针工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。
该软件的应用可以解决电机电器自动化领域的诸多问题。
利用其中的Simulink模块可以完成对三相无源电压型SPWM逆变器的仿真，并通过仿真获取逆变器的一些特性图等数据。
图 2 系统Simulink 仿真所示为一套利用三相逆变器进行供电的系统的Matlab仿真。
系统由一个380v的直流电源供电，经过三相整流桥整流为三相交流电,并进行SPWM 正弦脉宽调制。
基于SVPWM三相逆变器在MATLAB下的仿真研究.doc
基于SVPWM 三相逆变器在MATLAB 下的仿真研究摘要：介绍了电压空间矢量脉宽调制控制算法的基本概念; 并简要介绍了利用多种实际矢量合成所需电压矢量的方法及具体的实现算法; 最后,利用 Matlab 的 Simulink 工具箱,建立了SVPWM 逆变器的仿真模型,通过仿真波形可知,该算法是正确的,并分析了逆变器输出的交流电压和电流的谐波。
关键词：SVPWM 、Simulink 、三相逆变器0 引 言电压空间矢量脉宽调制( Space Vector PWM,SVPWM) 控制技术,也称作磁链跟踪控制技术,它是从控制交流电动机的角度出发,最终目的是在电动机气隙空间形成旋转磁场,从而产生恒定的电磁转矩。
空间矢量脉宽调制方法依附其优越的性能指标、易于数字化实现等优点,自提出以来就成为研究的热点,不仅可以应用在各种交流电气传动系统中,而且在电力系统功率因数的调节以及各种利用清洁能源发电的分布式发电系统中都有很好的应用前景。
1 SVPWM 逆变器的原理1.1 电压空间矢量电压空间矢量是研究交流电动机三相电压与电动机旋转磁场关系而提出的虚构物理量。
在空间按 120°对称分布的三相电机定子绕组上施加三相对称电压()1)32sin()32sin(sin ⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫+=-==πωπωωt U u t U u t U u m c m b m a在定子绕组中即产生定子电流和磁通。
对单个绕组而言,产生的磁通是脉振的,它仅在固定的绕组轴线位置上有大小和方向的变化,但是在三相绕组的配合作用下,在电机的气隙中就产生了合成的旋转磁场。
电压和电流是时间变量,并没有空间的概念,但是电动机三相绕组产生的旋转磁场是空间和时间的变量,它的大小和空间位置随时间变化,一般以矢量表示。
时空变化的旋转磁场由三相电压产生,为了描述三相电压与电动机旋转磁场的关系,提出了电压空间矢量的概念。
电压空间矢量反映了三相电压综合作用的效果,三相电压与电压空间矢量的关系由 Park 变换来表示:)2()(322401200 j C j B j S e u e u e u u A ++=式中,u s 为电压空间矢量,u A 、u B 、u C 为三相相电压,2/3为变换系数,指数项表示了三相绕组的空间位置。
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2020年三相逆变器M a t l a b仿真精编版三相无源电压型SPWM逆变器的构建及其MATLAB仿真09 电气工程及其自动化邱迪摘要：本文简要介绍了三相无源电压型SPWM输出的逆变器的构建和工作方式及其MATLAB仿真。
关键词：三相逆变器正弦脉宽调制(SPWM)技术 MATLAB仿真Abstract: This paper introduces briefly the construction of 3-phase inverter which output SPWM wave and the MATLAB-based simulation.Key word: Three-phase inverter Sinusoidal Pulse Width Modulation Power electronic technology1逆变器1.1逆变器的概念逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。
相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。
这是与整流相反的变换，因而称为逆变。
[1]1.2逆变器涉及的技术逆变器的构建应用了电力电子学科中的很多关键技术。
电路中电流的可控流通断开的过程中应用了多种可控硅类型的电力电子器件；开关的控制过程应用了基于微处理器的现代控制技术；对于正弦波形的仿制过程应用了正弦波脉宽调制（SPWM）技术等等。
1.3逆变器的分类现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。
其主要的分类方式如下：1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。
2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。
3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。
4)按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。
5)按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。
6)按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。
7)按控制方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。
[2]2 三相逆变电路三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。
图 1 三相逆变电路日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。
随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。
尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。
在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。
这就催生了三相逆变器的产生。
2.1电压型三相逆变电路电压型逆变电路是指直流侧采用电压源的逆变电路，直流侧的电源能够提供幅值稳定不变的直流电。
[2]图 1是一个电压型逆变电路原理图。
«Skip Record If...»为直流侧电压源，两侧各加一个电容用来稳定电压。
«Skip Record If...»、«Skip Record If...»、«Skip Record If...»分别为ABC三相的控制开关。
通过对三个开关的控制，便可以实现直流——交流（DC—AC）的转换。
现设一个周期时间为t，将一个周期时间以«Skip Record If...»、«Skip Record If...»、«Skip Record If...»、«Skip Record If...»、«Skip Record If...»、«Skip Record If...»、六个时刻均分为六段。
«Skip Record If...»对应零时刻，O点为等效接地点。
图 2 图1所示三相逆变电路进行特定开关控制后的波形图如图 1所示电路中按以下方式进行控制：«Skip Record If...»时刻：开关«Skip Record If...»闭合，«Skip Record If...»断开。
A 处电压变为«Skip Record If...»。
«Skip Record If...»时刻：开关«Skip Record If...»关闭，«Skip Record If...»打开。
C 处电压变为«Skip Record If...»。
«Skip Record If...»时刻：开关«Skip Record If...»闭合，«Skip Record If...»断开。
B 处电压变为«Skip Record If...»。
«Skip Record If...»时刻：开关«Skip Record If...»关闭，«Skip Record If...»打开。
A 处电压变为«Skip Record If...»。
«Skip Record If...»时刻：开关«Skip Record If...»闭合，«Skip Record If...»断开。
C 处电压变为«Skip Record If...»。
«Skip Record If...»时刻：开关«Skip Record If...»关闭，«Skip Record If...»打开。
B 处电压变为«Skip Record If...»。
下一周期的«Skip Record If...»时刻：开关«Skip Record If...»闭合，«Skip Record If...»断开。
A处电压变为«Skip Record If...»。
随后每个周期各个开关都一次按上述规律闭合断开，即可得到相位互差120°的三相交流电。
但其波形还是分段周期内的等电压幅值电。
其波形如图 2所示。
图 3 A相开关同时闭合时的电路图由于开关的控制并不是理想的那么精密，在同一相的两个正负开关在各自闭合断开的瞬间有可能同时断开或同时闭合。
若同时闭合，如Error! Reference source not found.所示，直流侧电压源短路发生危险。
因此，为保证两开关在断开闭合时不会发生重叠，在同时开关闭合瞬间改为一段死区时间，即两开关首先同时关闭一段时间«Skip Record If...»，而后其中一个开关再进行下一步闭合动作。
«Skip Record If...»时间内，正负开关均断开，而后再打开其中一个，保证了交替过程中不会有同时打开的可能。
«Skip Record If...»的具体时间长短则要根据实际中使用的器件性能参数予以确定。
加入死区后的三相电路波形如图 4 加入死区后的波形图所示。
图 4 加入死区后的波形图2.1接入负载的三相逆变电路如图 5所示接入负载的三相逆变电路。
图 5 接入星形三相负载的三相逆变电路«Skip Record If...»、«Skip Record If...»、«Skip Record If...»分别为ABC三相的负载阻抗。
根据不同的性质，可分为电阻性阻抗、电容性阻抗和电感性阻抗。
其中，感性负载与容性负载的电流相位和电压相位是不同相的。
对于电感型的负载，电流不能突变，那么如图 4中的开关转换的时刻，因为正负向开关均断开，这样会在两侧造成很大的开路电压，极易造成器件或电路的损坏。
因此，需要对电路进行改进。
保护措施是为每个开关并联一个二极管。
如图 6所示。
图 6 开关并联二极管后的电路加装六个二极管后，即使正负开关均闭合，也可为电流提供续流的通路，避免了发生上述危险情况。
3 正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM）技术SPWM（正弦脉宽调制）技术是指利用PWM（脉宽调制）技术来模拟输出具有正弦特性的电压或电流波形。
如图 7所示为电压源型SPWM调制原理，若把一个正弦半波划分为N等分，每一等分的正弦波形的面积都可用一个与该面积相等的等幅矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。
于是，由N（图中N=12）个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦的半周等效。
这一系列矩形脉冲就是期望逆变器输出的正弦PWM波形(简称SPWM)。
[4]图 7 SPWM正弦波原理图 8 双极性SPWM产生原理每个脉冲的宽度可以由理论计算取得，但实际应用中常用正弦调制波（即信号波）与三角形脉冲（载波）的比较得出准确的闭合关断时刻。
如图 8所示。
载波的频率直接影响了pwm脉冲的密度，这也直接影响了以该信号波作为控制信号的整流桥整流后的结果，通过Matlab仿真可以清楚的观察到影响。
4MATLAB仿真Matlab软件作为教学、科研和工程设计的重要方针工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。
该软件的应用可以解决电机电器自动化领域的诸多问题。
利用其中的Simulink模块可以完成对三相无源电压型SPWM逆变器的仿真，并通过仿真获取逆变器的一些特性图等数据。
图 9 系统Simulink 仿真Error! Reference source not found.所示为一套利用三相逆变器进行供电的系统的Matlab仿真。
系统由一个380v的直流电源供电，经过三相整流桥整流为三相交流电,并进行SPWM正弦脉宽调制。
输出经过一个三相变压器隔离后通入一个三相的RLC负载模块（Three phase parallel RLC）。
加入了两个电压测量单元 voltage measurement和voltage measurement1，并将结果输出到示波器模块Scope1.4.1 仿真中的各个模块及其参数设定1)整流桥图 10 通用三相整流桥模块图 11 Universal bridge 及其参数设置通用三相整流桥为Simulink中的Universal bridge模块。