图12 单极性SPWM单相m=0.5时的谐波分析图
基波幅值为238.7,与式U1m=mUd的理论值接近。即输出电压的基波幅值随调制深度m线性变化,故其直流电压利用率与双极性时也相同。谐波分布较双极性情况有明显不同,不在含有开关次即15次谐波,14和16次谐波为基波的39.6%左右。值得考虑的最低次谐波12次,其幅值为基波的17.55%。可见值得考虑的最低次谐波幅值较双极性调制时小,所需滤波器也较小。最高分析频率为3.5KHz时的THD达到72.92%。负载上交流电流的THD为8.06%。可见,在线性调制情况下单极性调制时的谐波性能优于双极性SPWM调制。
从上图中可以很清晰地看出产生的波形频率为10HZ,可以通过改变信号波的频率来改变IGBT的触发脉冲,从而改变逆变交流电源的频率,实现变频逆变。
调制深度为0.1,输出基波频率为50HZ,载波频率设为基波的33倍,仿真时间设为0.06s
图13 单极性SPWM对话框示意图
仿真结果如下:
图14单极性SPWM单相m=1时的仿真波形图
仿真波形分析:交流电压的中心部分加宽。 对输出的交流电压进行FFT分析,可得频谱图: 由图可知:
图15 单极性SPWM单相m=1时的谐波分析图
基波幅值增加到99.96V。输出电压中依然不含15次谐波,但12次谐波有所增加。交流电压THD降为42.92%。
总结
过此次毕业设计,熟悉并掌握电力电子器件的实用,对一些常用的主电路或保护电路等有深入的了解。大致上了解了单相桥式PWM逆变电路的设计,基本掌握了单相桥式PWM逆变电路的工作原理,通过主电路硬件的制作以及主电路的仿真,对电路和工作原理进一步理解。单相全桥PWM逆变的设计主要运用了模拟电子技术、数字电子技术和电力电子技术。系统主要由主电路、驱动电路、保护电路和SPWM产生电路模块组成,主电路将直流电经过逆变电路将直流电逆变成交流电,在经过滤波、从而输出稳定的交流电。采用分立元件组成比较和振荡电路产生SPWM信号,经驱动电路驱动逆变器开关管关和断,改变信号发生器的频率和幅值就可以改变SPWM的频率和调制比,从而改变波形的频率和幅度;过流保护就是电流过大是使其输出产生高电平,用其控制驱动信号关断,以达到保护开关管的目的,最终通过调试实现了设计基本要求。通过这次毕业设计设计使我们学会了理论与实践的有效结合,锻炼了我们的动手能力及分析问题和解决问题的能力,为我们以后的工作和学习奠定了良好的基础。
参考文献
【1】 孙树朴等、电力电子技术(第一版)、中国矿业大学出版社、1999 【1】Sun Shupu, power electronics technology (First Edition), China University of Mining and Technology press, 1999
【2】 邵丙衡、电力电子技术(第一版)、铁道出版社、1997
【2】 Shao Bingheng, power electronics technology (First Edition), Railway Publishing House, 1997
【3】 王兆安,黄俊、电力电子技术(第四版)、机械工业出版社、2008 【3】Wang Zhaoan, Huang Jun, power electronics technology (Fourth Edition),mechanical industry press, 2008
【4】 叶斌、电力电子技术习题集(第一版)、铁道出版社、1995 【4】Ye Bin, power electronics technology problem sets (First Edition), Railway Publishing House, 1995
【5】 赵良炳、现代电力电子技术基础(第一版)、清华大学出版社、1995 【5】Zhao Liangbing, modern power electronics technology (First Edition), Tsinghua University press, 1995
致谢
本论文是在桂老师的悉心指导下完成的。桂老师渊博的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法,还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成,每一步都是在桂老师的指导下完成的,倾注了桂老师大量的心血。在此,谨向桂老师表示崇高的敬意和衷心的感谢!对于院里领导的关心和实验室的老师们的辛勤,给我们提供了实验室这样一个良好的设计环境表示深深地感谢;感谢实验室老师的指导和帮助.我的毕业课题是单极性SPWM单相桥式逆变电路的设计与仿真,是一个实际的小工程。作为一个本科生,我对实际的工程设计认识不够,经验不足,难免在设计的整体框架中,有很多的细节没有考虑。我们的指导老师老师并没有指责,而是给予我们鼓励和很多宝贵的建议,并且悉心引导,给予我们一个比较清晰的设计思路。正是基于老师的悉心指点和大家的全心的帮助,我才能比较顺利地完成课程设计。谢谢!
附录
附录A