基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告.docx

1、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

2、法有两种: Time based和Sample based。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

3、.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-

4、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Sample time为1e-6s,端口number of axes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1-12 IGBT/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

5、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2 PWM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-33.32V0V33.31V66.64VuUN(理论)-66.67V-33.33V0V33.33V66.67V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

6、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7 PWM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10 PWM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

7、: 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14 PWM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(%)149.9668.580.839.9691.640.524.98139.520.314.96198.11当正弦波幅值不变恒为1, 改变三角波

8、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18 PWM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22 PWM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

9、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(%)0.549.9468.66149.9668.58249.9568.541048.18

10、75.86改变FFT settings 中 Max Frequency, 分别为Hz 、 4000Hz、 6000Hz、 8000Hz、 10000 Hz,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Max Frequency增大, 负载输出电压频谱图越清楚。2.伴随Max Frequency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。