基于MATLAB的單相PWM逆變電路的仿真研究

【摘要】逆變電路是PWM控制技術最為重要的應用場合。這里在研究單相橋式PWM逆變電路的理論基礎上，采用Matlab的可視化仿真工具Simulink建立單相橋式單極性控制方式下PWM逆變電路的仿真模型，通過動態仿真，研究了調制深度、載波頻率對輸出電壓、負載上電流的影響；并分析了輸出電壓、負載上電流的諧波特性。仿真結果表明建模的正確性，并證明了該模型具有快捷、靈活、方便、直觀等一系列特點，從而為電力電子技術教學和研究中提供了一種較好的輔助工具。

【關鍵詞】Matlab/Simulink；PWM逆變電路；動態仿真；建模

1.引言

在電力電子技術中，把直流電變為交流電稱為逆變。逆變電路應用非常廣泛，如在直流電源向交流負載供電時需要逆變電路；交流電動機調速用變頻器、不間斷電源、感應加熱電源等電力電子裝置的核心部分也是逆變電路。這里主要討論單極性PWM(脈沖寬度調制)控制方式的單相橋式逆變電路，并應用Matlab 的可視化仿真工具Simulink，對該電路進行建模，并對不同調制深度、載波頻率情況下對輸出電壓、負載上電流進行了仿真分析，既加深了PWM逆變電路的理論，同時也為現代電力電子實驗教學奠定良好的實驗基礎。

本文中仿真軟件采用MATALAB R2007a版本(MATLAB 7.4、Simu-link 6.6、SimPowerSystems 4.4版本)。

2.電路構成及工作特點

采用IGBT作為開關器件的單相橋式PWM逆變電路如圖1所示。設負載為阻感負載，工作時V1和V2通斷互補，V3和V4通斷也互補，調制信號ur 為正弦波。PWM控制方式采用單極性控制方式，在ur的半個周期內載波uc只在正極性或負極性一種極性范圍內變化，所得的PWM波也只在單個極性范圍變化。單極性PWM控制方式時的波形具體如圖2所示。在調制信號ur和載波信號uc的交點時刻控制各開關器件的通斷。在ur的正半周，V1保持通態，V2保持斷態，當ur>uc時使V4導通，V3關斷，uo=Ud；當uruc時使V3關斷，V4導通，uo=0，如圖1、2所示。

工程上對SPWM逆變器常采用電壓平均值模型進行輸出基波電壓的計算。當載波uc頻率遠高于輸出電壓uo基頻且調制深度(正弦調制信號與三角載波信號的幅值之比)m≤1時，可知輸出基波電壓uof的幅值U1m= m Ud。

3.建模及仿真

3.1 建模

總結

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