基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告.docx
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基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告
基于matlab三相桥式PWM逆变电路仿真试验汇报
一、小组组员
指导老师
二、试验目
1.深入了解三相桥式PWM逆变电路工作原理。
2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建三相桥式PWM逆变电路仿真框图。
3.观察在PWM控制方法下电路输出线电压和负载相电压波形。
4.分别改变三角波频率和正弦波幅值,观察电路频谱图并进行谐波分析。
三、试验平台
Matlab/simulink/simpowersystem
五、试验模块介绍
1.
正弦波,电路常见到正弦信号模块,双击图标,在弹出窗口中调整相关参数。
其信号生成方法有两种:
Timebased和Samplebased。
2.
锯齿波发生器,产生一个时基和高度可调锯齿波序列。
3.
示波器,其模块能够接收多个输入信号,每个端口输入信号都将在一个坐标轴中显示。
4.
关系运算符,<、>、=等运算。
5.
直流电压源,提供一个直流电源。
6.
三相RLC串联电路,电阻、电感、电容串联三相电路,单位欧姆、亨利、法拉。
7.
电压测量,用于检测电压,使用时并联在被测电路中,相当于电压表检测棒,其输出端“v”则输出电压信号。
8.
多路测量仪,能够接收该需要测模块电压、电流或电压电流信号并输出。
9.
IGBT/二极管,带续流二极管IGBT模型.
10
为了实施仿真其能够许可修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功效.
六、试验原理
三相桥式PWM逆变电路图1-1以下:
图1-1三相桥式PWM逆变电路图
三相桥式PWM逆变电路波形
七、仿真试验内容
三相桥式PWM逆变电路仿真框如图1-2所表示:
图1-2三相桥式PWM逆变电路仿真框图
仿真参数设置以下:
三角波参数如图1-3所表示:
载波频率f=1kHz,周期T=1e-3s,幅值Ur=1V.
图1-3三角波参数图
正弦波参数,正弦信号A/B/C相位差为120,分别为0、2*pi/3、-2*pi/3,幅值都为1,如图1-4、1-5、1-6所表示。
图1-4正弦波参数图
图1-5正弦波参数图
图1-6正弦波参数图
示波器参数设置如图1-7、1-8所表示:
采样时间Sampletime为1e-6s,端口numberofaxes为4。
图1-7示波器参数设置
图1-8示波器参数设置
直流电源参数设置,U=50V,如图1-9所表示:
图1-9直流电源参数设置
阻感参数设置,R=10
L=
如图1-10所表示:
图1-11阻感参数设置
IGBT/Diode参数设置（按默认值）,如图1-12所表示:
图1-12IGBT/Diode参数设置
仿真算法设置,如图1-13所表示:
图1-13仿真算法设置
八、仿真试验分析
当正弦波幅值1、三角波频率1kHz时,
三角波、正弦波波形图1所表示:
图1三角波、正弦波波形图
PWM波形和线电压uUV波形图2所表示:
图2PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图3所表示:
图3负载相电压波形图
小结:
由图形可得:
1.逆变器输出线电压PWM波由+Ud,-Ud,0三种电平组成。
2.负载相电压PWM波由+
-
+
-
和0共五种电平组成。
3.
uUN（实测）
-66.65V
-33.32V
0V
33.31V
66.64V
uUN（理论）
-66.67V
-33.33V
0V
33.33V
66.67V
由上表格,可得出uUN实测值与理论值相吻合。
负载输出电压频谱图4所表示:
图4负载输出电压频谱图
当三角波频率1kHz不变,改变正弦波幅值分别为0.8、0.5、0.3观察波形改变。
当正弦波幅值为0.8时,波形改变以下:
三角波、正弦波波形图5所表示:
图5三角波、正弦波波形图
PWM波形和线电压uUV波形图6所表示:
图6PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图7所表示:
图7PWM波形和线电压uUV波形图
负载输出电压频谱图8所表示:
图8负载输出电压频谱图
当正弦波幅值为0.5时,波形改变以下:
三角波、正弦波波形图9所表示:
图9三角波、正弦波波形图
PWM波形和线电压uUV波形图10所表示:
图10PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图11所表示:
图11负载相电压波形图
负载输出电压频谱图12所表示:
图12负载输出电压频谱图
当正弦波幅值为0.3时,波形改变以下:
三角波、正弦波波形图13所表示:
图13三角波、正弦波波形图
PWM波形和线电压uUV波形图14所表示:
图14PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图15所表示:
图15负载相电压波形图
负载输出电压频谱图16所表示:
图16负载输出电压频谱图
小结:
1.谐波幅值越小,谐波次数越高。
2.谐波幅值越小,基谐波越小。
3.由负载输出电压频谱图可得
正弦波幅值
基波分量
THD（%）
1
49.96
68.58
0.8
39.96
91.64
0.5
24.98
139.52
0.3
14.96
198.11
当正弦波幅值不变恒为1,改变三角波频率分别为0.5kHz、2kHz、10kHz,波形改变以下:
当三角波频率为0.5kHz时,波形以下:
三角波、正弦波波形图17所表示:
图17三角波、正弦波波形图
PWM波形和线电压uUV波形图18所表示:
图18PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图19所表示:
图19负载相电压波形图
负载输出电压频谱图20所表示:
图20负载输出电压频谱图
当三角波频率为2kHz时,波形以下:
三角波、正弦波波形图21所表示:
图21三角波、正弦波波形图
PWM波形和线电压uUV波形图22所表示:
图22PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图23所表示:
图23负载相电压波形图
负载输出电压频谱图24所表示:
图24负载输出电压频谱图
当三角波频率为10kHz时,波形以下:
三角波、正弦波波形图25所表示:
图25三角波、正弦波波形图
PWM波形和线电压uUV波形图26所表示:
图26PWM波形和线电压uUV波形图
负载相电压波形图27所表示:
图27负载相电压波形图
负载输出电压频谱图28所表示:
图28负载输出电压频谱图
小结:
1.伴随三角波频率增大,谐波次数不太稳定。
2.伴随三角波频率增大,基谐波基础稳定。
3.由负载输出电压频谱图可得
载波频率（kHz）
基波分量
THD（%）
0.5
49.94
68.66
1
49.96
68.58
2
49.95
68.54
10
48.18
75.86
改变FFTsettings中MaxFrequency,分别为Hz、4000Hz、6000Hz、8000Hz、10000Hz,负载输出频谱图以下所表示:
当Hz时,负载输出电压频谱图如图1-1所表示:
图1-1负载输出电压频谱图
当4000Hz时,负载输出电压频谱图如图1-2所表示:
图1-2负载输出电压频谱图
当6000Hz时,负载输出电压频谱图如图1-3所表示:
图1-3负载输出电压频谱图
当8000Hz时,负载输出电压频谱图如图1-4所表示:
图1-4负载输出电压频谱图
当10000Hz时,负载输出电压频谱图如图1-5所表示:
图1-5负载输出电压频谱图
小结:
1.伴随MaxFrequency增大,负载输出电压频谱图越清楚。
2.伴随MaxFrequency增大,谐波出现次数越显著。
九、试验体会
经过这次仿真试验,我们更深入了解了三相桥式PWM逆变电路工作原理,和掌握使用MATLAB软件做仿真试验。
在其过程中我们小组共同协作,找资料,搭建电路,最终完成仿真试验。
其中我们都收获了不少,在此,我们还要感谢老师辛劳指导,使得我们仿真试验顺利完成。
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