科 毕 业 设 计
题目：三相电压型PWM逆变电路建模仿真
姓 名
学 院 信息电气工程学院
专 业 电气工程动化
年 级
学 号
指导教师
20XX年 X月 X
目 录
1 引言 2
2 三相PWM逆变电路相关理背景 2
21 逆变 2
22 PWM控制基原理 3
23三相电压型PWM逆变电路控制原理 5
3三相电压型PWM逆变电路模型建立程 7
31三相电压型PWM逆变电路建立步骤相关说明 7
311建立模型窗口 7
312建立逆变器电路模型设置相关参数 7
313 PWM发生器模型建立设置 11
314 LC滤波器建立参数设置 12
315回路负载建立设置 15
316直流电源设置 16
317设置相应测量输入模块 16
318逆变系统模块进行电气连接 17
4模型进行仿真设置调整分析 17
41搭建模型进行仿真 17
42 仿真结果分析调整 19
5结束语 21
参考文献 21
致谢 22
三相电压型PWM逆变电路建模仿真
摘 ：文MATLAB软件中Simulink工具基础三相电压型PWM逆变电路进行仿真研究根三相电压型PWM逆变电路MATLAB相关理背景重点逆变器系统模型搭建进行详细说明模型进行仿真研究
文首先详细分析三相电压型PWM逆变器电路结构逆变工作原理PWM控制方法基础利MATLAB仿真工具模型系统具体模块建立相关参数进行设置电路模块进行单独说明时详细说明LC滤波模块设置封装进行整体连接搭建设置仿真参数实现三相电压型PWM逆变电路仿真研究优化模型性获完美成果
关键词：三相电压型PWM逆变器调制法MATLAB仿真
Threephase voltage type PWM inverter circuit modeling and simulation
Abstract In this paper based on Simulink in the MATLAB software tools threephase PWM inverter circuit is simulated The theoretical background of the threephase voltage source PWM inverter circuit and MATLAB focuses on the structures of the inverter system model described in detail the final model a simulation study
This article first detailed analysis of the circuit structure of the threephase voltage source PWM inverter the inverter works and PWM control method On this basis using MATLAB simulation tool for each specific module of the model system to establish its relevant parameters set and the main circuit module separate instructions as well as detailed description of the LC filter module settings and their packaging overall connection structures set the simulation parameters for threephase voltage type PWM inverter circuit simulation to optimize model performance get perfect results
Keywords threephase PWM inverter modulation method of MATLAB simulation
1 引言
众周知控制技术高速迅猛发展带控制理相关电力电子器材系统模型性高效率高稳定性求众电气设备商级军级幅值频率稳定性求千差万设备通常统国家电网通交流系统频率幅值求中求通电力电子功率变换器改变电传输性质见通信专电源电弧焊适配电源产热加热器电动机变频调速系统电池适配器等等电通相关器件电网电力性进行整流逆变中着新兴电力电
子器件断涌现变频技术独特优势迅速发展变频调速系统中期核心交直交变频器基电路整流逆变两种电路组成先整流逆变程中逆变核心容高质量逆变电路已成电源技术调速系统重研究象
PWM控制技术逆变电路设计注入新活力目前中功率逆变器中应十分广泛中三相电压型PWM逆变器已成交流电机控制系统中常功率变换器文实现点：
(1)三相PWM逆变电路进行相关理探析
(2)研究理建立模型
(3)模型进行MATLAB仿真通数结构调节佳逆变效果
(4)根仿真波形分析波形控制调制规律
2 三相PWM逆变电路相关理背景
21 逆变
逆变 直流电变成交流电逆变器（inverter）实现直流电源交流负载量提供程整流相反逆变器作变频器等装置部分电力性调整变换传递满足电设备运行求
图21例说明逆变电路基工作原理
图211 图212
图21 逆变原理图波形图
基逆变程说明图211中S1~S4桥式电路四电力电子器件辅助电路组成桥臂S1S4导通时S2S3断开U0（负载电压）+反S1S4断开时S2S3导通负载电压U0—连续会图212波形样通控制系统调控四桥壁导通关断直流电转化成交流电通控制桥臂动作频率改变输出交流频率
负载电阻时负载电流i0负载电压u0相位波形形状完全相负载阻感时i0基波相位滞电压u0基波相位然两波形样图212阻感负载时电流i0波形
22 PWM控制基原理
PWM(Pulse Width Modulation)控制——脉宽度调制技术通系列脉宽度进行调制产生系列矩形脉逼等效获需波形（含形状幅值）PWM电压控制方法PAM(Pulse Amplitude Modulation脉幅值调制)样调节直流母线电压通改变逆变电桥部桥臂导通断开时间间率迅速改变电压空整流电路代控整流电路
PWM波形系列等幅等宽脉正弦半波N等分代正弦半波脉宽度相等正弦规律变化幅值等面积（量）相等 图22PWM波代正弦波形
例交流电机进行调速时通常求器控制电路迅速满足电机电流高速变换求PWM电压调制效控制快速控制电压输出满足目
PWM逆变电路控制方法
目前中功率逆变电路采PWM技术逆变电路PWM控制技术重应场合
PWM逆变电路形式类电压型电流型中电压型广泛应
PWM逆变电路控制方法计算法调制法
(1)计算法：根正弦波频率幅值半周期脉数通计算PWM波脉宽度间隔控制逆变电路开关器件通断PWM波形般采
(2)调制法：调制信号设想输出波形载波设接受调制信号然通调制信号波想波形通常采等腰三角波锯齿波作载波
调制信号波设正弦波时SPWM波调制信号正弦波波形时等效PWM波
图23示三角波调制法电路原理三角波电压正弦波电压较需分段矩形脉宽度然需PWM脉电压较器A两输入端分输入正弦波调制电压ur三角载波电压ucA输出端需PWM调制脉
图23 三角波调制法电路原理
结合图24 IGBT单相桥式电压型逆变电路调制法进行说明：
uo正半周V1通V2断V3V4交通断uo正半周电流段正段负负载电流电压滞负载电流正区间V1V4导通uoUdV4关断时 V1VD3续流uo0负载电流负区间io负VD1VD4 电流流 uoUdV4断V3通 V3VD1续流uo0uo总 Ud零两种电
uo负半周V2通V1断V3V4交通断uoUd零两种非正电
图24单相桥式PWM逆变电路
图控制V3V4通断ur 调制信号uc 载波 IGBT通断uruc波形相交时刻迅速转换
ur正半周V1通V2断ur>uc时V4通V3断uoUdurur负半周V1断V2通uruc时V3断V4通uo0波形见图25
图25单极性PWM控制方式波形
双极性PWM控制方式单极性控制方式应双极性时ur 正半周期负半周期部三角载波单极性正负兼双极性PWM调制波正负兼双极性PWM调制波单极性样0电+ —两电
图26双极性PWM控制方式波形
23三相电压型PWM逆变电路控制原理
三相桥式PWM逆变电路采双极性控制方式
三相控制公uc 作载波三相调制信号urUurVurW次相差2π3图27三相电压PWM逆变电路控制原理分析图中便理解直流电路侧较电容等效成两电容串联成标示出假想中点N’
中U相控制规律：
urU>uc时V1导通V4关断uUN´Ud2urU
图27三相桥式PWM逆变电路控制图
理分析V相W相控制方式易uUN´uVN´uWN´PWM波形±Ud2两种电波形见图28第二三四栏分三相正弦波触发电压波形
电路分析原理三种相负载线电压分：
uUV uUN´uVN´
uVWuVN´uWN´ (21)
uWUuWN´uUN´
16通时uUVUd34通时uUV－Ud1346通时uUV0三相电压型PWM逆变电路输出线电压波形三电（±Ud0）组成图28第五栏线电压UUV波形
电路分析原理出U相输出相电压：
uUN uUN´( uUN´+uVN´+uWN´) 3 (22)
出负载相电压PWM波五种电（(±23)Ud(±13)Ud0）组成图29第六栏相电压uUN波形
文面仿真中会示波器逆变输出线电压输出相电压分显示出
图28三相桥式PWM逆变电路波形
3三相电压型PWM逆变电路模型建立程
Power System Blockset（电力系统工具箱）加Hydro QuedecTECSIM International 公司Simulink环境开发专门电力电子电力系统电路领域进行模拟分析仿真工具充分利Simulink图形化输入特点避免巨精力投入枯燥形编程时包含现成常电路结构模块仿真变更加专业高效
31三相电压型PWM逆变电路建立步骤相关说明
311建立模型窗口
开MATLAB中Simulink软件新建模型窗口命名Three phase PWM Inverter
312建立逆变器电路模型设置相关参数
MATLAB àSimpowersystemàpower electronics工具相中通桥壁模块（universal bridge）图示
逆变器电路桥臂封装模块系统进行直流交流变换核心
双击进行参数设置次模拟中模块ABC设置输出端子状态连接负载触发信号作g端该模块电力二极没端子
参数设置：
（1）number of bridge文框：形式逆变器桥臂数123三种相数选
（2）snubber resistance Rs(Ohms)缓电阻Rs单位Ω模型中消缓该参数设置inf
（3）snubber capacitance Cs(F)]缓电容Cs设置道理类述参数
（4）power electronic device：电力电子装置类型该模型选择IGBTDiodes
（5）Ron(ohms)IGBT元件电阻
（6）forward voltage [Device Vf(V)]IGBT元件正压降
（7）Tf(S) Tt(s)IGBT元件电流降10时时间电流拖尾时间
（8）measurement测量形式选择适万表测量模型选择Devidence voltages
模块具体设置图31：
图31通桥臂模块参数设置
该模块整仿真系统核心模块三相桥式PWM逆变组电路带封装必进行原理性展开建模说明利二极（Diode）绝缘栅双极型晶体（IGBT）元件相关组件进行搭建图32示：
图32通桥臂等效三相电压PWM逆变电路部分等效模块
述模块建立关键IGBT元件设置IGBT集电极C逻辑控制信号口均输入口发射极E量[Iak Vak ]测量口输出口IGBT参数：
（1）Resistance Ron电阻单位Ω
（2）Inductance Lon电感单位H
（3）Forward voltage Vf正压降单位V
（4）Current 10tail time Tf 电流降Imax10时间Tf单位s
（5）Current tail time T电流拖尾时间Tt电流Imax10降0时间单位s
（6）Initial current Ic初始电流Ic单位A通常设置0
（7）Snubber resistance Rs缓电阻Rs单位Ω想消缓电阻设Rsinf
（8）Snubber capacitance Cs缓电容Cs单位F果想模型中消缓电路Cs设0想纯电阻RsCs设inf
模块具体设置图33示：
图33IGBT元件参数设置
反馈二极电源反馈功量IGBT反馈二极相结合工作者前者工作断开状态时发挥续流作根具体情况二极设置图34示：
图34二极元件参数设置
313 PWM发生器模型建立设置
MATLABPowersystem—àelectoral libraryàcontrol blocks中PWM Generator模块种专门PWM调制信号发生器原理前面已详细说明处赘述
PWM Generator 端子说明：
Signal(s)输入端子悬空时接收外部信号时发生器部身信号连接外部信号模块时户定义发生信号
Pulses电路桥臂形式选择24612路脉单相（桥臂）单相桥式（二桥壁）三相变换器（三桥臂）中全控器件（IGBTMOSFET等）进行触发
双击PWM Generator开参数话框进行设置：
（1）Generator mode选择工作模式应模型电路工作结构1arm bridge(2pulse) 2arm bridge(4pulse) 3arm bridge(6pulse) double3arm bridge(12pulse)
[carrier frequency(Hz)]设置三角载波频率模型选择2000Hz3000Hz根需调整2000Hz佳
（2）internal generation of modulation signal(s)选择发生器身产生信号外部接入产生模型选中该选项表示部产生调制信号否必须接入外部信号制造模块
（3）modulation index(0 (4)frequency of output voltage( Hz)调整输出电压频率控制受控变换器交流侧输出电压频率该复选框述modulation in…调整应该选择internal generation of mo…前提模型根国家标准设置50Hz系统默认60Hz应欧美国家标准仿真建模时注意根实际需设置
(5)phase of out put voltage (degree)设置部参考信号输出电压相位模型该处设0
系统模型中通PWM发生器部种参数调制需波形
参数设置具体情况图35示：
图35 PWM Generater 参数设置话框
314 LC滤波器建立参数设置
LC滤波器滤PWM谐波种典型滤波器件电感电容电阻选择性搭配滤波形时进行功功率补偿样减少电力电子器件损耗工作具保护作模型系统中LC滤波器滤逆变器交流侧部分产生谐波电流样更交流侧产生正弦电流波形进行控制
LC滤波器具体建立封装步骤：
A simpowersystemàelements中找threephase parallel RLC brand (三相RLC分支模块)
开参数话框设置：该模型阻值Resist…设置inf表示没电阻模块电感L设置0002H电容C设置0F样设置成三联阻值0002H电感 具体参数设置图36：
图36 LC滤波器电感设置
B方找threephase series RLC load (三相串联RLC负载)模块移植模型中双击进行参数设置：具体图37
图37 LC滤波器电容设置
Csimmechanicsàunilities中找Connection Port 模块
复制六模型中双击命名端子方设置注：该模块复制建立子系统系统进行封装port location on parent subsystem 选项封装模块生成接口位置进行选择图38接口A设置
图38辅助接口位置名称设置
D建立图39示电气连接：
图39 LC滤波模块电气连接
然鼠标选中模块右键单击à右键菜单àcreate subsystem完成子系统封装余连接模块进行命名LC Filter 具体制作程图310流程示：
图310 LC滤波器模块封装程
样完成模块封装原杂乱连线变规整程利Simulink环境Subsystem子系统创建技术
315回路负载建立设置
simpowersystemsàelement中选择threephase series RLC Load （三相串联RLC负载）
具体参数设置图311
图311 回路负载参数设置
316直流电源设置
Simpowersystemàelementionl sourses中DC Voltage Source设置直流电压源模型设置500V
317设置相应测量输入模块
Simpowersystemàmeasurement中voltage measuremet
示波器设置
Simulinkàsinks中找scope示波器开然双击图312步骤设置四接口
图312 示波器设置四接口
然图313进行示波器幅值设置命名
图313 示波器幅值设置命名
然逐进行设置命名
318逆变系统模块进行电气连接
根三相电压型PWM逆变电路系统结构述模块元器件进行电气连接
图314：
图314 三相电压型PWM逆变电路仿真模型
4模型进行仿真设置调整分析
41搭建模型进行仿真
Ctrl + E键开仿真窗口进行参数设置：开始时间start time00停止时间stop time004s方法选择solverode23tb相误差relative tolerance1e3具体图
图41 仿真窗口参数设置
启动仿真显示仿真结果
点击开启钮双击示波器调节显示面仿真波形：
图42三相电压型PWM逆变电路仿真波形
示波器显示项目说明面表1示：中
表1 示波器名称说明
V dc
逆变器输入直流电压
Van _inv
逆变器输出相电压
Van inverter
逆变器输出线电压
Vab _load
滤波负载线电压
仿真波形显示滤波输出电压波形非常似正弦波形明显实现直流电转换交流电效果
42 仿真结果分析调整
似正弦波形效果改善：
采样原理分析果PWM控制电压波形时间片段似等效时调制电压波形两点求：样时间片段面积相等重点样时间片段电压脉宽度定窄求巨数量脉波说输出非连续线电压更接定调制正弦波形脉波数量提高样通PWM发生器载波频率调整实现图43载波频率500Hz载波频率3000Hz逆变系统电压波形效果较图：
载波频率500Hz时波形图 载波频率3000Hz时波形图
图43载波频率调整波形效果较图
电压波形输频率控制：
通控制调整PWM发生器输出电压频率Frequency of output voltage(Hz)
值效改变受控逆变器变流侧输出电压频率图显示设置控制输出电压频率30Hz时波形图
图44输出电压频率30Hz时波形图
电压波形输出幅值控制：
通控制PWM发生器调制度范围modulation index(0
调制度06时波形图 调制度08时波形图
图45通改变调制度改变输出幅值
分析调制出三相电压型PWM逆变系统方便灵活通PWM发生器调置控制逆变器输出电压频率电压幅值输出电压波形接正弦波说够效减谐波分量种装置体积动作快性高
5结束语
三相电压型PWM逆变器动态响应速度快呈现出较波形够高压电较电流条件进行电转换必然广泛应高压电源型交直交变频调速系统中尤PWM控制应提高电压转换效率改变母线电压通逆变电路部开关元件导通断开时间占率实现电压调制样通开关元件微调想理想波形输出波频率幅值进行调制非常灵活
文三相电压型PWM逆变电路系统进行MATLAB仿真文章基逆变路原理简介进步研究三相电压型逆变电路波形原理结合PWM技术完成三相电压型PWM逆变电路理探析重点MATLAB系统模型组块设置建立整体连接通仿真期模块参数调整分析三相电压型PWM逆变电路产生理想波形然具体分析系统波形控制规律外建模仿真详细程技巧方法做完整介绍
参考文献
[1] 王兆安 刘进军 电力电子技术[M] 北京 机械工业出版社 2010
[2] 张德丰 MATLABSimulink 建模仿真实例精讲[M] 北京：机械工业出版社2010
[3] 李珍国 交流电机控制基础[M] 北京：化学工业出版社2010
[4] 许期英 刘敏军交流调速技术系统[M] 北京：化学工业出版社2010
[4] 张零厚 SVPWM调制逆变器输出电压谐波分析[J] 天津：电气传动2011 第41卷 第7期
[5] 戴珂 王舰成 陈睿两种典型三相PWM逆变器电路较[J] 电工技术学报 北京：机械工业出版社2012年2月 第27卷 第2期
[6] 张兴高等电力电子技术[M] 北京：机械工业出版社2011
[7] 苏金明 王永利 MATLAB 70实指南[M]北京：科学出版社2000
[8] 王忠利 段惠达 高玉峰 MATLAB应技术电气工程动化专业中应[M]北京：清华学出版社2005
[9] 刘涳 电气动化专业毕业设计[M]西安：西安电子科技学出版社[M]2008
[10] 赵学全 张国华电源电路北京：电子工业出版社1995
[11] 刘卫国 MATLAB程序设计应（第二版）[M]北京：高等教育出版社2006
[12] Leo Lorenz Power semiconductors and application criteria[C]Course lecture note of Xi’an Jiaotong University 2007
致谢
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科 毕 业 设 计
题目：三相电压型PWM逆变电路建模仿真
姓 名
学 院 信息电气工程学院
专 业 电气工程动化
年 级
学 号
指导教师
20XX年 X月 X
目 录
1 引言 2
2 三相PWM逆变电路相关理背景 2
21 逆变 2
22 PWM控制基原理 3
23三相电压型PWM逆变电路控制原理 5
3三相电压型PWM逆变电路模型建立程 7
31三相电压型PWM逆变电路建立步骤相关说明 7
311建立模型窗口 7
312建立逆变器电路模型设置相关参数 7
313 PWM发生器模型建立设置 11
314 LC滤波器建立参数设置 12
315回路负载建立设置 15
316直流电源设置 16
317设置相应测量输入模块 16
318逆变系统模块进行电气连接 17
4模型进行仿真设置调整分析 17
41搭建模型进行仿真 17
42 仿真结果分析调整 19
5结束语 21
参考文献 21
致谢 22
三相电压型PWM逆变电路建模仿真
摘 ：文MATLAB软件中Simulink工具基础三相电压型PWM逆变电路进行仿真研究根三相电压型PWM逆变电路MATLAB相关理背景重点逆变器系统模型搭建进行详细说明模型进行仿真研究
文首先详细分析三相电压型PWM逆变器电路结构逆变工作原理PWM控制方法基础利MATLAB仿真工具模型系统具体模块建立相关参数进行设置电路模块进行单独说明时详细说明LC滤波模块设置封装进行整体连接搭建设置仿真参数实现三相电压型PWM逆变电路仿真研究优化模型性获完美成果
关键词：三相电压型PWM逆变器调制法MATLAB仿真
Threephase voltage type PWM inverter circuit modeling and simulation
Abstract In this paper based on Simulink in the MATLAB software tools threephase PWM inverter circuit is simulated The theoretical background of the threephase voltage source PWM inverter circuit and MATLAB focuses on the structures of the inverter system model described in detail the final model a simulation study
This article first detailed analysis of the circuit structure of the threephase voltage source PWM inverter the inverter works and PWM control method On this basis using MATLAB simulation tool for each specific module of the model system to establish its relevant parameters set and the main circuit module separate instructions as well as detailed description of the LC filter module settings and their packaging overall connection structures set the simulation parameters for threephase voltage type PWM inverter circuit simulation to optimize model performance get perfect results
Keywords threephase PWM inverter modulation method of MATLAB simulation
1 引言
众周知控制技术高速迅猛发展带控制理相关电力电子器材系统模型性高效率高稳定性求众电气设备商级军级幅值频率稳定性求千差万设备通常统国家电网通交流系统频率幅值求中求通电力电子功率变换器改变电传输性质见通信专电源电弧焊适配电源产热加热器电动机变频调速系统电池适配器等等电通相关器件电网电力性进行整流逆变中着新兴电力电
子器件断涌现变频技术独特优势迅速发展变频调速系统中期核心交直交变频器基电路整流逆变两种电路组成先整流逆变程中逆变核心容高质量逆变电路已成电源技术调速系统重研究象
PWM控制技术逆变电路设计注入新活力目前中功率逆变器中应十分广泛中三相电压型PWM逆变器已成交流电机控制系统中常功率变换器文实现点：
(1)三相PWM逆变电路进行相关理探析
(2)研究理建立模型
(3)模型进行MATLAB仿真通数结构调节佳逆变效果
(4)根仿真波形分析波形控制调制规律
2 三相PWM逆变电路相关理背景
21 逆变
逆变 直流电变成交流电逆变器（inverter）实现直流电源交流负载量提供程整流相反逆变器作变频器等装置部分电力性调整变换传递满足电设备运行求
图21例说明逆变电路基工作原理
图211 图212
图21 逆变原理图波形图
基逆变程说明图211中S1~S4桥式电路四电力电子器件辅助电路组成桥臂S1S4导通时S2S3断开U0（负载电压）+反S1S4断开时S2S3导通负载电压U0—连续会图212波形样通控制系统调控四桥壁导通关断直流电转化成交流电通控制桥臂动作频率改变输出交流频率
负载电阻时负载电流i0负载电压u0相位波形形状完全相负载阻感时i0基波相位滞电压u0基波相位然两波形样图212阻感负载时电流i0波形
22 PWM控制基原理
PWM(Pulse Width Modulation)控制——脉宽度调制技术通系列脉宽度进行调制产生系列矩形脉逼等效获需波形（含形状幅值）PWM电压控制方法PAM(Pulse Amplitude Modulation脉幅值调制)样调节直流母线电压通改变逆变电桥部桥臂导通断开时间间率迅速改变电压空整流电路代控整流电路
PWM波形系列等幅等宽脉正弦半波N等分代正弦半波脉宽度相等正弦规律变化幅值等面积（量）相等 图22PWM波代正弦波形
例交流电机进行调速时通常求器控制电路迅速满足电机电流高速变换求PWM电压调制效控制快速控制电压输出满足目
PWM逆变电路控制方法
目前中功率逆变电路采PWM技术逆变电路PWM控制技术重应场合
PWM逆变电路形式类电压型电流型中电压型广泛应
PWM逆变电路控制方法计算法调制法
(1)计算法：根正弦波频率幅值半周期脉数通计算PWM波脉宽度间隔控制逆变电路开关器件通断PWM波形般采
(2)调制法：调制信号设想输出波形载波设接受调制信号然通调制信号波想波形通常采等腰三角波锯齿波作载波
调制信号波设正弦波时SPWM波调制信号正弦波波形时等效PWM波
图23示三角波调制法电路原理三角波电压正弦波电压较需分段矩形脉宽度然需PWM脉电压较器A两输入端分输入正弦波调制电压ur三角载波电压ucA输出端需PWM调制脉
图23 三角波调制法电路原理
结合图24 IGBT单相桥式电压型逆变电路调制法进行说明：
uo正半周V1通V2断V3V4交通断uo正半周电流段正段负负载电流电压滞负载电流正区间V1V4导通uoUdV4关断时 V1VD3续流uo0负载电流负区间io负VD1VD4 电流流 uoUdV4断V3通 V3VD1续流uo0uo总 Ud零两种电
uo负半周V2通V1断V3V4交通断uoUd零两种非正电
图24单相桥式PWM逆变电路
图控制V3V4通断ur 调制信号uc 载波 IGBT通断uruc波形相交时刻迅速转换
ur正半周V1通V2断ur>uc时V4通V3断uoUdur
图25单极性PWM控制方式波形
双极性PWM控制方式单极性控制方式应双极性时ur 正半周期负半周期部三角载波单极性正负兼双极性PWM调制波正负兼双极性PWM调制波单极性样0电+ —两电
图26双极性PWM控制方式波形
23三相电压型PWM逆变电路控制原理
三相桥式PWM逆变电路采双极性控制方式
三相控制公uc 作载波三相调制信号urUurVurW次相差2π3图27三相电压PWM逆变电路控制原理分析图中便理解直流电路侧较电容等效成两电容串联成标示出假想中点N’
中U相控制规律：
urU>uc时V1导通V4关断uUN´Ud2urU
图27三相桥式PWM逆变电路控制图
理分析V相W相控制方式易uUN´uVN´uWN´PWM波形±Ud2两种电波形见图28第二三四栏分三相正弦波触发电压波形
电路分析原理三种相负载线电压分：
uUV uUN´uVN´
uVWuVN´uWN´ (21)
uWUuWN´uUN´
16通时uUVUd34通时uUV－Ud1346通时uUV0三相电压型PWM逆变电路输出线电压波形三电（±Ud0）组成图28第五栏线电压UUV波形
电路分析原理出U相输出相电压：
uUN uUN´( uUN´+uVN´+uWN´) 3 (22)
出负载相电压PWM波五种电（(±23)Ud(±13)Ud0）组成图29第六栏相电压uUN波形
文面仿真中会示波器逆变输出线电压输出相电压分显示出
图28三相桥式PWM逆变电路波形
3三相电压型PWM逆变电路模型建立程
Power System Blockset（电力系统工具箱）加Hydro QuedecTECSIM International 公司Simulink环境开发专门电力电子电力系统电路领域进行模拟分析仿真工具充分利Simulink图形化输入特点避免巨精力投入枯燥形编程时包含现成常电路结构模块仿真变更加专业高效
31三相电压型PWM逆变电路建立步骤相关说明
311建立模型窗口
开MATLAB中Simulink软件新建模型窗口命名Three phase PWM Inverter
312建立逆变器电路模型设置相关参数
MATLAB àSimpowersystemàpower electronics工具相中通桥壁模块（universal bridge）图示
逆变器电路桥臂封装模块系统进行直流交流变换核心
双击进行参数设置次模拟中模块ABC设置输出端子状态连接负载触发信号作g端该模块电力二极没端子
参数设置：
（1）number of bridge文框：形式逆变器桥臂数123三种相数选
（2）snubber resistance Rs(Ohms)缓电阻Rs单位Ω模型中消缓该参数设置inf
（3）snubber capacitance Cs(F)]缓电容Cs设置道理类述参数
（4）power electronic device：电力电子装置类型该模型选择IGBTDiodes
（5）Ron(ohms)IGBT元件电阻
（6）forward voltage [Device Vf(V)]IGBT元件正压降
（7）Tf(S) Tt(s)IGBT元件电流降10时时间电流拖尾时间
（8）measurement测量形式选择适万表测量模型选择Devidence voltages
模块具体设置图31：
图31通桥臂模块参数设置
该模块整仿真系统核心模块三相桥式PWM逆变组电路带封装必进行原理性展开建模说明利二极（Diode）绝缘栅双极型晶体（IGBT）元件相关组件进行搭建图32示：
图32通桥臂等效三相电压PWM逆变电路部分等效模块
述模块建立关键IGBT元件设置IGBT集电极C逻辑控制信号口均输入口发射极E量[Iak Vak ]测量口输出口IGBT参数：
（1）Resistance Ron电阻单位Ω
（2）Inductance Lon电感单位H
（3）Forward voltage Vf正压降单位V
（4）Current 10tail time Tf 电流降Imax10时间Tf单位s
（5）Current tail time T电流拖尾时间Tt电流Imax10降0时间单位s
（6）Initial current Ic初始电流Ic单位A通常设置0
（7）Snubber resistance Rs缓电阻Rs单位Ω想消缓电阻设Rsinf
（8）Snubber capacitance Cs缓电容Cs单位F果想模型中消缓电路Cs设0想纯电阻RsCs设inf
模块具体设置图33示：
图33IGBT元件参数设置
反馈二极电源反馈功量IGBT反馈二极相结合工作者前者工作断开状态时发挥续流作根具体情况二极设置图34示：
图34二极元件参数设置
313 PWM发生器模型建立设置
MATLABPowersystem—àelectoral libraryàcontrol blocks中PWM Generator模块种专门PWM调制信号发生器原理前面已详细说明处赘述
PWM Generator 端子说明：
Signal(s)输入端子悬空时接收外部信号时发生器部身信号连接外部信号模块时户定义发生信号
Pulses电路桥臂形式选择24612路脉单相（桥臂）单相桥式（二桥壁）三相变换器（三桥臂）中全控器件（IGBTMOSFET等）进行触发
双击PWM Generator开参数话框进行设置：
（1）Generator mode选择工作模式应模型电路工作结构1arm bridge(2pulse) 2arm bridge(4pulse) 3arm bridge(6pulse) double3arm bridge(12pulse)
[carrier frequency(Hz)]设置三角载波频率模型选择2000Hz3000Hz根需调整2000Hz佳
（2）internal generation of modulation signal(s)选择发生器身产生信号外部接入产生模型选中该选项表示部产生调制信号否必须接入外部信号制造模块
（3）modulation index(0
(5)phase of out put voltage (degree)设置部参考信号输出电压相位模型该处设0
系统模型中通PWM发生器部种参数调制需波形
参数设置具体情况图35示：
图35 PWM Generater 参数设置话框
314 LC滤波器建立参数设置
LC滤波器滤PWM谐波种典型滤波器件电感电容电阻选择性搭配滤波形时进行功功率补偿样减少电力电子器件损耗工作具保护作模型系统中LC滤波器滤逆变器交流侧部分产生谐波电流样更交流侧产生正弦电流波形进行控制
LC滤波器具体建立封装步骤：
A simpowersystemàelements中找threephase parallel RLC brand (三相RLC分支模块)
开参数话框设置：该模型阻值Resist…设置inf表示没电阻模块电感L设置0002H电容C设置0F样设置成三联阻值0002H电感 具体参数设置图36：
图36 LC滤波器电感设置
B方找threephase series RLC load (三相串联RLC负载)模块移植模型中双击进行参数设置：具体图37
图37 LC滤波器电容设置
Csimmechanicsàunilities中找Connection Port 模块
复制六模型中双击命名端子方设置注：该模块复制建立子系统系统进行封装port location on parent subsystem 选项封装模块生成接口位置进行选择图38接口A设置
图38辅助接口位置名称设置
D建立图39示电气连接：
图39 LC滤波模块电气连接
然鼠标选中模块右键单击à右键菜单àcreate subsystem完成子系统封装余连接模块进行命名LC Filter 具体制作程图310流程示：
图310 LC滤波器模块封装程
样完成模块封装原杂乱连线变规整程利Simulink环境Subsystem子系统创建技术
315回路负载建立设置
simpowersystemsàelement中选择threephase series RLC Load （三相串联RLC负载）
具体参数设置图311
图311 回路负载参数设置
316直流电源设置
Simpowersystemàelementionl sourses中DC Voltage Source设置直流电压源模型设置500V
317设置相应测量输入模块
Simpowersystemàmeasurement中voltage measuremet
示波器设置
Simulinkàsinks中找scope示波器开然双击图312步骤设置四接口
图312 示波器设置四接口
然图313进行示波器幅值设置命名
图313 示波器幅值设置命名
然逐进行设置命名
318逆变系统模块进行电气连接
根三相电压型PWM逆变电路系统结构述模块元器件进行电气连接
图314：
图314 三相电压型PWM逆变电路仿真模型
4模型进行仿真设置调整分析
41搭建模型进行仿真
Ctrl + E键开仿真窗口进行参数设置：开始时间start time00停止时间stop time004s方法选择solverode23tb相误差relative tolerance1e3具体图
图41 仿真窗口参数设置
启动仿真显示仿真结果
点击开启钮双击示波器调节显示面仿真波形：
图42三相电压型PWM逆变电路仿真波形
示波器显示项目说明面表1示：中
表1 示波器名称说明
V dc
逆变器输入直流电压
Van _inv
逆变器输出相电压
Van inverter
逆变器输出线电压
Vab _load
滤波负载线电压
仿真波形显示滤波输出电压波形非常似正弦波形明显实现直流电转换交流电效果
42 仿真结果分析调整
似正弦波形效果改善：
采样原理分析果PWM控制电压波形时间片段似等效时调制电压波形两点求：样时间片段面积相等重点样时间片段电压脉宽度定窄求巨数量脉波说输出非连续线电压更接定调制正弦波形脉波数量提高样通PWM发生器载波频率调整实现图43载波频率500Hz载波频率3000Hz逆变系统电压波形效果较图：
载波频率500Hz时波形图 载波频率3000Hz时波形图
图43载波频率调整波形效果较图
电压波形输频率控制：
通控制调整PWM发生器输出电压频率Frequency of output voltage(Hz)
值效改变受控逆变器变流侧输出电压频率图显示设置控制输出电压频率30Hz时波形图
图44输出电压频率30Hz时波形图
电压波形输出幅值控制：
通控制PWM发生器调制度范围modulation index(0
调制度06时波形图 调制度08时波形图
图45通改变调制度改变输出幅值
分析调制出三相电压型PWM逆变系统方便灵活通PWM发生器调置控制逆变器输出电压频率电压幅值输出电压波形接正弦波说够效减谐波分量种装置体积动作快性高
5结束语
三相电压型PWM逆变器动态响应速度快呈现出较波形够高压电较电流条件进行电转换必然广泛应高压电源型交直交变频调速系统中尤PWM控制应提高电压转换效率改变母线电压通逆变电路部开关元件导通断开时间占率实现电压调制样通开关元件微调想理想波形输出波频率幅值进行调制非常灵活
文三相电压型PWM逆变电路系统进行MATLAB仿真文章基逆变路原理简介进步研究三相电压型逆变电路波形原理结合PWM技术完成三相电压型PWM逆变电路理探析重点MATLAB系统模型组块设置建立整体连接通仿真期模块参数调整分析三相电压型PWM逆变电路产生理想波形然具体分析系统波形控制规律外建模仿真详细程技巧方法做完整介绍
参考文献
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