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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調節器

1 SPWM基本原理

SPWM調節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基本原理

該系統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提供直流輸入電壓，SPWM實現脈寬調制，

數字PI調節器能依據實際要求實時地調節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電路模型。

系統主電路實現的是交流-直流-交流的轉換。交流發電機輸出有效值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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