基于MATLAB下的SPWM三相橋式逆變電路

1、基于MATLAB下的SPWM三相橋式逆變電路理論補(bǔ)充：逆變器工作原理：整個(gè)實(shí)驗(yàn)在三相橋式逆變電路下進(jìn)行，如下圖1，電感電阻性負(fù)載，A、B、C相的上下橋臂輪流導(dǎo)通。當(dāng)導(dǎo)通，截止時(shí)，a點(diǎn)電位位Ud/2；當(dāng)導(dǎo)通，截止時(shí)，a點(diǎn)電位位-Ud/2。同理可得b、c點(diǎn)的電位。通過控制六個(gè)管子的導(dǎo)通時(shí)間，達(dá)到逆變效果。圖1 實(shí)驗(yàn)主電路 PWM是六個(gè)VT管子的觸發(fā)信號(hào)，此信號(hào)是通過調(diào)制信號(hào)（即正弦波）和載波（三角波）的比較得到的，分析管的通斷情況：當(dāng)正弦波比三角載波大的時(shí)候比較器輸出1，導(dǎo)通，否則，比較器輸出0，關(guān)斷。同理導(dǎo)通情況只要與反相即可。圖2 PWM波生成原理簡圖仿真：1.主電路模塊搭建：如圖3，輸入直流

2、電壓源大小，輸入部分為三相對(duì)稱電感、電阻性負(fù)載，作星形連接，電阻取值大小為，電感取值。圖3 SPWM三相橋式逆變仿真電路Universal Bridge元器件說明圖4 Universal Bridge模塊和通用橋展開圖Universal Bridge模塊的中文名是通用橋模塊，它有1個(gè)橋臂、2個(gè)橋臂和3個(gè)橋臂的選擇。它的三個(gè)橋臂的展開圖如下圖4所示，當(dāng)六列PWM信號(hào)輸入通用橋的g端口時(shí)，通用橋會(huì)自動(dòng)分配每一列的信號(hào)給每一個(gè)管子，控制該管子的開閉。其輸入的順序是，第一列信號(hào)輸入到，第二列信號(hào)輸入到，第三列信號(hào)輸入到，第四列信號(hào)輸入到，第五列信號(hào)輸入到，第六列信號(hào)輸入到。2.SPWM生成模塊由圖2可

3、知，當(dāng)調(diào)制信號(hào)的正弦波大于三角載波時(shí)，逆變器輸出高電平，否則，輸出低電平，可設(shè)計(jì)如圖5觸發(fā)電路，以A相電路上下橋臂為例。圖5 SPWM中A相的上下橋臂的輸入信號(hào)圖5中用了兩個(gè)邏輯比較器Relational Operator來比較兩列輸入波形的大小，Relational Operator的工作原理是，符合圖中邏輯關(guān)系時(shí)，輸出1；反之，輸出0。當(dāng)調(diào)制比為0.8，載波比為12，仿真時(shí)間為時(shí)，有以下輸出波形，如圖6，第一欄為輸入的調(diào)制波和載波信號(hào)，第二欄為A相電路上橋臂開關(guān)信號(hào)，第三欄為A相電路下橋臂開關(guān)信號(hào)，與上橋臂反相。同時(shí)可以看到，當(dāng)調(diào)制波比三角載波大時(shí)上橋臂的開關(guān)信號(hào)為1，開關(guān)管導(dǎo)通，當(dāng)調(diào)制波

4、比三角載波小時(shí)上橋臂的開關(guān)信號(hào)為0，開關(guān)管關(guān)閉，上下橋臂交替導(dǎo)通，形成逆變。圖6 M=0.8，C=12時(shí)A相上下橋臂的開關(guān)信號(hào)整個(gè)仿真電路如圖7，左邊的三個(gè)模塊是SPWM的生成模塊，六列信號(hào)輸入到通用橋中，控制通用橋內(nèi)管子的導(dǎo)通順序。主電路電感為0.02H，電阻為2。圖7 完整電路仿真圖參數(shù)的設(shè)置A相正弦模塊設(shè)置，幅值為0.8，頻率為100*pi，初相位為0.圖8 A相正弦模塊同樣B、C相只需要設(shè)置初相位時(shí)有個(gè)120的差值就可以了，注意，在MATLAB中要把120轉(zhuǎn)換為弧度輸入，即為pi/3。載波設(shè)置，三角模塊是一個(gè)時(shí)間值對(duì)應(yīng)一個(gè)幅值的大小的，至于載波頻率是多少，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，讀者可以自己改。圖9 三角載波設(shè)置萬用表參數(shù)設(shè)置三個(gè)萬用表參數(shù)設(shè)置如下（可拉大看），第一個(gè)測的是負(fù)載相電壓，第二個(gè)和第三個(gè)測的都是相電流，第二個(gè)是把電流分別用示波器展開看，第三個(gè)是把三個(gè)電流在同一示波器下顯示。圖10 萬用表的參數(shù)設(shè)置仿真結(jié)果仿真時(shí)調(diào)整算法為ode45，仿真步長為可變步長，最大步為1e-5，最小步為1e-6，仿真時(shí)間為0.08s。如下圖11所示。圖11 算法參數(shù)設(shè)置為了便于分析，本論文的仿真結(jié)果均經(jīng)過順序調(diào)整，使得第一個(gè)圖均為初相位為0的正弦波形。圖12 相電壓、波形圖圖13 三相電流