基于PWM技術(shù)逆變器仿真的GUI設(shè)計(jì)

李艷 孫哲

摘要：本設(shè)計(jì)是采用MATLAB中的SIMULINK模塊進(jìn)行PWM逆變器的仿真，通過(guò)仿真實(shí)例得到仿真結(jié)果，并進(jìn)行GUI界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)GUI與仿真連接，并給出不同參數(shù)下的波形對(duì)比，驗(yàn)證模型的正確性。

關(guān)鍵詞：仿真;逆變器;GUI

中圖分類(lèi)號(hào)：TM464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）11-0004-02

0 引言

隨著電力技術(shù)的飛速發(fā)展，逆變及變頻技術(shù)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及國(guó)防各領(lǐng)域。特別是隨著石油、煤、天然氣等重大能源日益緊張，新能源開(kāi)發(fā)利用受到越來(lái)越多人的重視。逆變技術(shù)作為新能源技術(shù)，在太陽(yáng)能電池和燃料電池等新能源開(kāi)發(fā)利用中起著至關(guān)重要的作用。

現(xiàn)在大量使用的逆變電路為SPWM逆變電路。PWM脈寬調(diào)制技術(shù)就是通過(guò)對(duì)一系列脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效的獲得所需要的波形。PWM控制技術(shù)正是有賴(lài)于在逆變電路中的應(yīng)用，從而確定了它在電力電子中的重要地位。

1 SPWM逆變器原理

SPWM控制技術(shù)就是將正弦波分成N等分，每一份都用一個(gè)矩形脈沖按面積等效原理，令這些矩形脈沖的幅值相等，則其脈沖寬度將按正弦規(guī)律變化，這種脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形叫做SPWM。

圖1為單相橋式逆變電路。由兩個(gè)半橋電路組合而成。四個(gè)與反并聯(lián)續(xù)流二極管的IGBT組成，分別為VT1-VT4，基中VT1和VT4為一對(duì)橋臂，VT2和VT3為另一對(duì)橋臂。對(duì)應(yīng)橋臂的管元件同時(shí)導(dǎo)通，兩對(duì)交替分別導(dǎo)通180度。直流側(cè)并聯(lián)電容器，提供直流電壓Ud，負(fù)載為阻抗負(fù)載，調(diào)制電路由單相交流正弦調(diào)制波形和三角載波組成，調(diào)制產(chǎn)生四個(gè)脈沖信號(hào)給IGBT提供觸發(fā)信號(hào)。

2 SPWM逆變器的仿真

2.1 單極性SPWM仿真

單極性SPWM仿真模型如圖2所示，電力電子器件采用“Universal Bridge”模塊，在對(duì)話框中選擇橋臂數(shù)為2，即為單相全橋電路，開(kāi)關(guān)器件選反并聯(lián)二極管的IGBT構(gòu)成了逆變器;SPWM的脈沖信號(hào)發(fā)生器，使用的是Matlab中的PWM Generator模塊。該模塊的作用即為為產(chǎn)生PWM而用以控制IGBT等電橋的脈沖信號(hào)，載波頻率的大小決定了一個(gè)周期內(nèi)SPWM脈沖的密度。

2.2 雙極性SPWM仿真模型圖

對(duì)于雙極性的電路來(lái)說(shuō)設(shè)置基本與單極性的相同，只是雙極性的產(chǎn)生SPWM的脈沖信號(hào)發(fā)生器，使用的是Matlab中的Discrete PWM Generator模塊，此時(shí)在Generator mode選中選擇1-arms bridge（2pulse），即兩橋臂共需要2個(gè)脈沖信號(hào)用以控制開(kāi)關(guān)管。

3 GUI設(shè)計(jì)

為了使輸出波形更直觀、方便，設(shè)計(jì)一可視GUI界面，實(shí)現(xiàn)GUI和仿真連接，在GUI可視界面中顯示波形。操作界面由五個(gè)按鈕和四個(gè)坐標(biāo)系組成，按鈕“單極性A”代表控制單極性SPWM仿真的直流側(cè)電流和交流側(cè)電流波形，顯示在axes1;按鈕“單極性U”控制的是單極性仿真的交流側(cè)電壓波形，顯示在axes2;按鈕“雙極性A”控制的是雙極性電流波形，顯示在axes3;按鈕“雙極性U”控制雙極性電壓波形，顯示在axes4;按鈕“停止”控制仿真停止并退出GUI界面。如圖3所示，是運(yùn)行后的顯示界面，這是通過(guò)M程序調(diào)用simulink中搭建好的仿真模型，從而在GUI界面直接顯示仿真波形。

4 結(jié)語(yǔ)

在仿真界面修改參數(shù)，通過(guò)運(yùn)行可視界面輸出波形，可以得出載波頻率的大小直接影響輸出電流的波形的平滑波。負(fù)載越小系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時(shí)間越快，負(fù)載較大時(shí)動(dòng)態(tài)過(guò)程會(huì)有較大的波動(dòng)，且感性越大波形的峰值電壓越小。

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