文档介绍：课程设计说明书(论文)
基于MATLAB的PWM逆变器的仿真研究
学生姓名:
班级学号:
院、系、部: 研究生院
专业: 电气工程
指导教师:
2013年12月
Simulation Research of PWM Inverter
Based on MATLAB
BY
Supervised by
Professor
School of Electric Power Engineering
Nanjing Institute of Technology
October 2013
基于MATLAB的PWM逆变器的仿真研究
摘要
逆变电路是PWM控制技术最为重要的应用场合。这里介绍了三相桥式桥式PWM逆变电路的工作原理,建立了输出电路的状态空间模型,分析了空间模型的可控性和可观测性。并采用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立三相桥式双极性控制方式下PWM逆变电路的仿真模型,通过动态仿真,研究了调制深度、载波频率对输出电压、负载上电流的影响;并分析了输出电压、负载上电流的谐波特性。
关键词:Matlab/Simulink;PWM逆变电路;状态空间模型
Simulation Research of PWM Inverter
Based on MATLAB
Abstract
PWM inverter control circuit plays an important roal in applications. I introduce the working principle of three-phase bridge PWM inverter circuit here and establish the state-space model of the output will also analyze the controllability and observability of space model. I have established the simulation model of PWM inverter circuit in three phase bridge bipolar control mode with the use of Matlab simulation tool simulink. Through dynamic simulation I have studyed the modulation depth , the carrier frequency of the output voltage, and the load current effects.
Keywords:Matlab/Simulink; PWM inverter circuit; state-space model
在电力电子技术中,把直流电变为交流电称为逆变。逆变电向交流负载供电时需要逆变电路;交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分也是逆变电路。这里主要讨论双极性控制下的三相桥式逆变电路,以及其输出电路的状态空间模型的分析和建立。并应用Matlab的可视化仿真工具Simulink,对该电路进行建模,并对不同调制深度、载波频率情况下对输出电压、负载上电流进行了仿真分析,加深了PWM逆变电路的理论认识。
本文中仿真软件采用MATALABR2013a版本。
2. 三相桥式PWM逆变电路的工作原理
图1 三相桥式PWM型逆变电路
图1是三相桥式逆变电路,这种电路采用双极性控制方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一个三角波载波,三相的调制信号、和依次相差120°。U、V和W各相功率开关器件的控制规律相同,现以U为例来说明。当时,上桥臂V1导通,下桥臂V4关断,则U相相对于直流电源假想中点的输出电压。当时,V4导通,V1关断,则。 V1和V4的驱动信号始终是互补的。当给V1(V4)加导通信号时,可能是V1(V4)导通,也可能是二极管VD1(VD4)续流导通,这要由阻感负载中电流的方向来决定。、和的PWM波形都只有两种电平。
3. 状态空间模型
图2显示了L-C输出滤波器得到的电流和电压方程。
图2 L-C输出滤波器得到的电流和电压方程
根据基尔霍夫定律,节点a、b、c可列出下列电流方程方程
节点a: (1-1)
节点b: (1-2)
节点c: (1-3)
其中,,,
(1-4)
由以上四式计算可得:
(1-5)
根据基尔霍夫定律,可列出逆变电路输出部分的电压方程:
(1-6)
由(1-6)式可转化为:
(1-7)
根据基尔