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基于MATLAB的SPWM電壓型逆變器的仿真與分析

作者：周勝蘭

來源：《電子技術與軟件工程》2015年第06期

摘要基于MATLAB軟件中的Simulink和Power System Blochset，建立了以IGBT為開關器件、有數字PI調節(jié)器的SPWM電壓型逆變器的仿真模型，分析了主電路及控制電路的工作原理，完成了逆變器輸出特性的仿真。并采用FFT分析工具對仿真結果進行諧波分析。

【關鍵詞】SPWM 電壓型逆變器數字PI調節(jié)器

1 SPWM基本原理

SPWM調節(jié)是以等腰三角波為載波，正弦波為調制波，當三角載波與正弦調制波波形曲

線相交時，在交點處的時刻點將會產生控制信號，此控制信號便是用來控制功率開關器件的通斷的，如此便可得到一組相等幅值，而脈寬正比于對應區(qū)間正弦波曲線函數值的矩形脈沖。每一個矩形脈沖的面積與相應坐標處的正弦波面積一致，因而這一組矩形波與期望的矩形波等效。這種調制法稱為正弦脈沖寬度調制法(SPWM)，這種序列的矩形波稱作SPWM波。

2 三相SPWM電壓型逆變器控制系統(tǒng)基本原理

該系統(tǒng)實現的功能是完成電壓的逆變，即將直流輸入電壓變換成交流輸出電壓。由整流二極管構成的不控整流電路為三相橋式逆變器系統(tǒng)提供直流輸入電壓，SPWM實現脈寬調制，

數字PI調節(jié)器能依據實際要求實時地調節(jié)逆變器的輸出電壓幅值，完成調壓控制。三相橋式逆變器的輸出交流電壓中一般含有較高次的諧波，經LC濾波電路后可有效的濾掉高次諧波，最后經全控型器件即組成完整的三相電壓型逆變器。

3 三相SPWM電壓型逆變器的建模與仿真

利用Matlab軟件，在Simulink環(huán)境下的Power System仿真工具箱搭建的三相SPWM電壓型逆變器的系統(tǒng)電路模型。

系統(tǒng)主電路實現的是交流-直流-交流的轉換。交流發(fā)電機輸出有效值25KV，頻率60HZ，容量10MVA的正弦交流電壓，經過25KV/600V，50kVA的變壓器降壓后，通過一個由二極管構成的三相橋式不控整流電路，再經LC濾波電路濾掉高次諧波獲得的直流電壓，作為逆變器的輸入電壓，該逆變器由絕緣柵雙極型晶體管 IGBT作為開關器件，且載波頻率為2kHZ。經逆變器后的輸出電壓為交流電壓，最后經LC濾波電路后，為負載提供50HZ，380V的供電電壓。該電路的離散采樣周期為 2μs。

總結

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