單雙極性SPWM單相橋電壓型逆變電路課程設(shè)計單極性

單雙極性SPWM單相橋電壓型逆變電路課程設(shè)計單極性單極性PWM控制方式調(diào)制信號ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角波，在ur的負(fù)半周為負(fù)極性的三角波。在ur的正半周，V1保持通態(tài)，V2保持?jǐn)鄳B(tài)。當(dāng)ur>uc時使V4導(dǎo)通，V3關(guān)斷，uo=Udo當(dāng)ur<uc時使V4關(guān)斷，V3導(dǎo)通，uo=0。在ur的負(fù)半周，V1保持?jǐn)鄳B(tài)，V2保持通態(tài)。當(dāng)ur<uc時使V3導(dǎo)通，V4關(guān)斷uo=-Ud。當(dāng)ur>uc時使V3關(guān)斷，V4導(dǎo)通，uo=0。主電路在每個開關(guān)周期內(nèi)輸出電壓在正和零（或負(fù)和零）間跳變，正、負(fù)兩種電平不會同時出現(xiàn)在一個開關(guān)周期內(nèi)，故稱為單極性SPWMo七、單極性SPWM調(diào)制分析載波比和調(diào)制深度的定義與雙極性SPWM相同。它不適于半橋電路，而雙極性SPWM在半橋、全橋電路中都可以使用。與雙極性SPWM相同，在m<=1和fc〉〉f的條件下，單極性SPWM逆變電路輸出的基波電壓u1的幅值U1m滿足如下關(guān)系：U1m=mUd即輸出電壓的基波幅值隨調(diào)制深度m線性變化，故其直流電壓利用率與雙極性時也相同。就基波性能而言，單極性SPWM和雙極性SPWM完全一致，但在線性調(diào)制情況下它的諧波性能優(yōu)于雙極性調(diào)制：開關(guān)次整數(shù)倍諧波消除，值得考慮的最低次諧波幅值較雙極性調(diào)制時小得多，所需濾波器也較小。八、建立單極性SPWM仿真模型單極性SPWM觸發(fā)信號產(chǎn)生圖：為［101］。對脈沖電路進(jìn)行封裝：觸發(fā)電路中三角載波(Triangle)參數(shù)設(shè)置：“TimeValue”為［01/fc/21/fc］，“OutputValue”單極性SPWM主電路：觸發(fā)電路參數(shù)設(shè)置：Ud=300v，R=1歐，L=2mH九、進(jìn)行單極性SPWM仿真1、仿真時間設(shè)為0.06鍵入MATLAB語言命令：>>ubplot(4,1,1)>>ubplot(4,1,2)仿真結(jié)果如下：單極性SPWM單相逆變器m=0.8，N=15時的仿真波形圖仿真結(jié)果分析:輸出電壓為單極性SPWM型電壓，脈沖寬度符合正弦變化規(guī)律。直流電流同樣含有直流分量，2倍基頻的交流分量以及與開關(guān)頻率有關(guān)的更高次諧波分量。但負(fù)載電流以開關(guān)頻率向直流電與回饋的情況較雙極性調(diào)制時大大減少，因此直流電流的開關(guān)次諧波大大小于雙極性情況。由圖可知：基波幅值為238.7，與式U1m=mUd的理論值接近。即輸出電壓的基波幅值隨調(diào)制深度m線性變化，故其直流電壓利用率與雙極性時也相同。諧波分布較雙極性情況有明顯不同，不在含有開關(guān)次即15次諧波，14和16次諧波為基波的39.6%左右。值得考慮的最低次諧波12次，其幅值為基波的17.55%?？梢娭档每紤]的最低次諧波幅值較雙極性調(diào)制時小，所需濾波器也較小。最高分析頻率為3.5KHz時的THD達(dá)到72.92%。負(fù)載上交流電流的THD為8.06%?？梢?，在線性調(diào)制情況下單極性調(diào)制時的諧波性能優(yōu)于雙極性SPWM調(diào)制。2、將調(diào)制深度設(shè)為0.95。鍵入MATLAB語言命令：>>ubplot(4,1,1)>>ubplot(4,1,3)仿真結(jié)果如下：單極性SPWM單相逆變器m=0.95，N=15時的仿真波形圖仿真波形分析：交流電壓的中心部分加寬。對輸出的交流電壓進(jìn)行FFT分析，可得頻譜圖：由圖可知：基波幅值增加到283.5V。輸出電壓中依然不含15次諧波，但12次諧波有所增加，為基波的20.71%；14和16次諧波有所降低，為基波的23.45%。交流電壓THD降為54.15%。交流電流的THD也降到5.95%。對輸出的交流電流進(jìn)行FFT分析，可得頻譜圖:3、將載波頻率設(shè)為1050Hz，即N=21。鍵入MATLAB語言命令：〉〉ubplot(4,1,1)〉〉ubplot(4,1,3)仿真結(jié)果如下：單極性SPWM單相逆變器m=0.95,N=21時的仿真波形圖對輸出的交流電壓進(jìn)行FFT分析，可得頻譜圖：由圖可知：SPWM逆變器的諧波特性也與載波特性有著密切關(guān)系。值得考慮的最低次諧波增加到18次，其幅值為基波的20.62%，但較雙極性調(diào)制時小。開關(guān)次整數(shù)倍諧波消除，不含21次諧波。20和22次諧波為基波的23%左右。同雙極性SPWM一樣，載波比越高，最低次諧波離基波便越遠(yuǎn)。交流電壓的THD減為51.42%，交流電流的THD只有4.13%，其正弦度更好。同雙極性SPWM一樣，若進(jìn)一步提高載波頻率，則負(fù)載電流更加接近于正弦波形。對輸出的交流電流進(jìn)行FFT分析，可得頻譜圖：十、總結(jié)PWM控制就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)°PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻，現(xiàn)在大量應(yīng)用的逆變電路中，絕大部分都是PWM型逆變電路。采用正弦調(diào)制（SPWM）的的單相全橋逆變電路，當(dāng)載波頻率遠(yuǎn)高于輸出電壓基頻且調(diào)制深度m<=1時，可知基波電壓U1的幅值滿足關(guān)系：U1m二mUd。它表明在m<=1和fc>>f的條件下，SPWM逆變器輸出電壓的基波幅值隨調(diào)制深度m線性變化。因此，通過控制調(diào)制信號，可方便地調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓的頻率和幅值。在線性調(diào)制區(qū)內(nèi)，m=1時輸出電壓的基波幅值達(dá)到最大，即Ud。與單相方波逆變器相比，SPWM逆變器的直流利用率只有其0.7854倍。SPWM逆變電路可以使輸出電壓、電流較方波逆變電路跟接近正弦波，但由于使用了載波對正弦信號波調(diào)制，會產(chǎn)生和載波有關(guān)的諧波分量。這些諧波分量的頻率和幅值是衡量PWM逆變電路性能的重要指標(biāo)之一。單相橋式雙極性SPWM逆變電路所包含的諧波角頻率為nckr式中，n=1,3,5,時，k=0,2,4,；n=2,4,6,時，k=1,3,5,其SPWM波中不含有低次諧波，只含有角頻率為wc及其附近的諧波，以及2wc、3wc等及其附近的諧波。幅值最高影響最大的是角頻率為wc的諧波分量。隨調(diào)制深度的增加，其幅值的相對值逐漸減小。輸出電壓中最靠近基頻的低次諧波是n=1時的下邊帶，由于這一邊帶衰減很快，值得考慮的低次諧波大致在N—2次。可見，載波比越高，最低次諧波離基波便越遠(yuǎn)，也就越容易進(jìn)行濾波，故提高載波比將有效改善輸出電壓的質(zhì)量。單極性SPWM不適于半橋電路，而雙極性SPWM在半橋、全橋電路中都可以使用。與雙極性SPWM相同，在m<=1和fc>>f的條件下，單極性SPWM逆變電路輸出的基波電壓u1的幅值U1m滿足關(guān)系：U1m=mUd。即輸出電壓的基波幅值隨調(diào)制深度m線性變化，故其直流電壓利用率與雙極性時也相同。就基波性能而言，單極性SPWM和雙極性SP