基于PWM技術的逆變器設計及Matlab仿真

刁俊濤

摘要：PWM控制技術是逆變電路中應用最廣泛的技術，逆變電路則是PWM控制技術最為重要的應用場合。課題研究基于PWM技術逆變器的原理，用Matlab軟件建立基于PWM技術逆變器的電路結構模型，設置好相關參數，并用Matlab里的Simulink模塊進行仿真，并對仿真結果的圖形進行分析，利用MATLAB的可視化仿真工具Simulink建立該電路模型進行分析，簡單、直觀，適合電力電子技術的教學及其研究工作。

關鍵詞：PWM；逆變器；Simulink；仿真

一、課題來源及設計思路

PWM控制技術是逆變電路中應用最廣泛的技術，逆變電路則是PWM控制技術最為重要的應用場合。課題研究基于PWM技術逆變器的原理，用Matlab軟件建立基于PWM技術逆變器的電路結構模型，設置好相關參數，并用Matlab里的Simulink模塊進行仿真，并對仿真結果的圖形進行分析，利用MATLAB的可視化仿真工具Simulink建立該電路模型進行分析，簡單、直觀，適合電力電子技術的教學及其研究工作。

二、自建注意問題

如果要觀察模塊的內部結構，右鍵模塊，然后選擇Look Under Mask即可。編輯模塊封裝選擇Edit Maks。

把要封裝的東西全部用鼠標框起來，選擇Edit中的Creat Subsystem就可以將選中的東西封裝起來了。左鍵單擊模塊，用Edit中的Mask Subsystem即可進行模塊的封裝。同樣用Edit下的Look Under Mask即可觀察模塊的內部結構。

三、自建模塊圖形

由圖1可知，當調制信號的正弦波Ur大于三角載波Uc時，逆變器輸出高電平，否則，輸出低電平，可設計如圖2觸發電路，以A相電路上下橋臂為例。

圖中用了兩個邏輯比較器Relational Operator來比較兩列輸入波形的大小，Relational Operator的工作原理是，符合圖中邏輯關系時，輸出1；反之，輸出0。

當調制比為0.8，載波比為12，仿真時間為0.04s時，有以下輸出波形，如圖第一欄為輸入的調制波和載波信號，第二欄為A相電路上橋臂開關信號，第三欄為A相電路下橋臂開關信號，與上橋臂反相。同時可以看到，當調制波比三角載波大時上橋臂的開關信號為1，開關管導通，當調制波比三角載波小時上橋臂的開關信號為0，開關管關閉，上下橋臂交替導通，形成逆變，如圖2。

四、載波頻率與輸出電壓頻率改變對波形的影響

1.將載波頻率設置為1080Hz，將輸出電壓的頻率設置為國內標準的50Hz后，所得波形如圖3所示（仿真時間設置為0.05s）。

2.將Discrete PWM Generator模塊中的載波頻率由原來的1080Hz提高至3240Hz。所得波形如圖4所示（仿真時間設置為0.05s）。

3.載波頻率為1080Hz，將輸出電壓的頻率提高為100Hz后的波形（仿真時候設置為0.05）。

圖5與圖4比較得到，改變輸出電壓后可以注意到，波紋相對于50Hz時變小了，但由于每半個周期內的脈沖個數減小了一半，所以仿正弦的效果大大下降了，可見如若提高輸出電壓的頻率后，不改變載波頻率，逆變效果會打折扣。

4.載波頻率為3240Hz，輸出電壓頻率為100Hz時的仿真圖形（仿真時間設置為0.02s）。

圖6與圖3比較得到，在提高了輸出電壓頻率的同時，成比例的提高載波頻率，便可以使得仿正弦波保持原來的波形質量。

通過仿真，比較分析，得出載波頻率與輸出電壓頻率改變對輸出的影響的結論：

在電壓輸出頻率一定的情況下，載波頻率的大小決定了每個周期內的仿正弦的脈沖個數，即決定了正弦波形的仿制質量。電壓輸出頻率影響紋波的大小。

參考文獻：

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