《电力电子技术》课程设计说明书
单极性SPWM单相桥式逆变电路
的设计与仿真
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学院：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师：桂友超 专业：电气工程及其自动化 班级： 学号：
完成时间：2017年5 月 25日
摘要
PWM控制技术是逆变电路中应用最为广泛的技术，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。PWM技术的理论基础为面积等效原理，即将形状不同但面积相等的窄脉冲加之于线性惯性环节时，得到的输出效果基本相同。若采用标准正弦波作为PWM调制波，常称为SPWM，是目前应用较多的一种逆变控制技术。为了对SPWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变器控制所需的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块对仿真波形进行了FFT分析（谐波分析）。通过仿真分析表明，运用SPWM控制技术可以很好的实现单极性SPWM单相桥式逆变电路的运行要求。
关键词：SPWM；单相桥式逆变；MATLAB
目录
摘要............................................................ 2 1 绪论.......................................................... 4
1.1任务及要求 .............................................. 4 1.2系统整体方案设计 ........................................ 4 2逆变主电路 .................................................... 5
2.1逆变器SPWM调制原理 ..................................... 5 2.2单极性PWM控制方式 ...................................... 5 2.3有关参数计算 ............................................ 6 3驱动电路的设计 ................................................ 7
3.1SPWM产生电路 ............................................ 7 3.2驱动电路 ................................................ 9 4过流保护 ..................................................... 11 5电路元件清单 ................................................. 12 6单极性SPWM单相桥式逆变电路总图 .............................. 13 7MATLAB建模与仿真 ............................................. 14
7.1主电路仿真图的设计 ..................................... 14 7.2控制电路仿真图的设计 ................................... 14 7.3进行单极性SPWM仿真 .................................... 14 总结........................................................... 18 参考文献....................................................... 19 致谢........................................................... 20 附录........................................................... 21
1 绪论
1.1任务及要求
设计一单极性SPWM单相桥式逆变电路仿真，运用MATLAB中的SIMULINK对电路进行仿真。
技术指标及要求 1）直流输入电压100V；
2）阻感负载；(R取学号尾数Ω，L取学号尾数X2mH)； 3）交流输出电压频率为50HZ。
4）仿真载波比Ｎ＝15和33，调制度α为0.5和1时相关波形。
1.2系统整体方案设计
根据功能要求，该系统应包括逆变主电路、SPWM信号产生电路、过电流保护、驱动电路、直流稳压电源和滤波输出电路等模块，系统总体框图如图1所示
图1 系统总体框图
2逆变主电路
直流电经过逆变电路将直流电逆变成交流电，再经过滤波、从而输出稳定的交流电。关于逆变主电路的选择可以有以下两种选择，第一采用全桥逆变主电路，第二采用半桥逆变主电路，本次设计采用的是全桥逆变，关于全桥逆变主电路的选择和半桥逆变主电路的选择下面做一个详细介绍。
全桥逆变电路，它有四个桥臂，每个桥臂由一个可控器件和一个反并联二极管组成。二极管采用的是IN5408，直流侧接有一个足够大的电容，负载连接在四个桥臂联结点之间，其逆变电路的主要缺点是使用器件多，结构复杂，并且所需驱动电路比较复杂，不容易调试，优点是效率高，鉴于目前效率在生产上占主要指标所以选择这种逆变器的设计。
图2逆变主电路
2.1逆变器SPWM调制原理
面积等效原理是PWM控制技术的重要理论基础。
原理内容：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
2.2单极性PWM控制方式
调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。
在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态。 当ur>uc时使V4导通，V3关断，uo=Ud。
